Los ingenieros de EEUU desafían las leyes naturales: crean un material con grapas que actúa como un ‘metal líquido’

Existen materiales muy novedosos y fáciles de clasificar, pero un equipo de ingenieros ha creado una masa de grapas entrelazadas con unas características que hacen difícil considerarla un sólido o un líquido.

Los científicos de la Universidad de Colorado lo han definido como un paquete de grapas que puede resistir como un sólido, pero que con el movimiento adecuado también puede deshacerse en piezas sueltas.

El estudio se titula Combined effects of particle geometry and applied vibrations on the mechanics and strength of entangled materials y analiza cómo la geometría de partículas tipo grapa y la vibración cambian su resistencia. Se ha publicado en la revista especializada Journal of Applied Physics.

Cómo funciona el material con grapas que parece un metal líquido, según los ingenieros

No estamos hablando de fundir metales ni de una aleación futurista, sino de algo mucho más simple (y extraño). Estamos hablando de partículas con forma de grapa que se enganchan unas con otras hasta formar una estructura resistente.

El concepto se basa en el entrelazamiento granular y no es un invento de laboratorio puesto que existe en la naturaleza. Por ejemplo, es la forma que tienen los nidos hechos con ramas o estructuras biológicas que combinan piezas duras y blandas.

Los ingenieros, en lugar de confiar en partículas lisas, como ocurre con la arena, usan geometrías capaces de trabarse entre sí. En concreto, las partículas de dos patas ofrecen un gran potencial de entrelazamiento.

Es decir, el material no fluye como un líquido, pero tampoco se comporta como un sólido convencional. Puede resistir fuerzas de tracción y, al mismo tiempo, reorganizarse internamente cuando recibe vibraciones.

Por qué la vibración puede reforzar o desmontar un material a base de grapas

Lo que hace tan especial al material es que una vibración ligera puede aumentar el entrelazamiento entre las grapas y hacer que el conjunto gane fuerza. Pero una vibración más intensa, o aplicada sin confinamiento lateral, puede provocar que el bloque se deshaga.

Para demostrarlo compararon grapas estándar con ángulo de 90 grados y grapas modificadas con un ángulo de 20 grados entre la corona y las patas.

Trabajaron con paquetes de 1.000 grapas y usaron vibraciones verticales para analizar cómo cambiaba la resistencia. En una de las pruebas, aplicaron 36.000 ciclos de vibración antes de medir la respuesta a tracción.

Según el estudio, los paquetes con grapas de 20 grados sometidos a vibración llegaron a ser unas 2.000 veces más fuertes que sin vibración. Además, en ciertas condiciones alcanzaron una resistencia casi diez veces superior a la de los paquetes de grapas de 90 grados.

La razón es que las grapas no quedan fijas para siempre, sino que se enganchan, se sueltan y se reorganizan. El material gana resistencia cuando ese equilibrio favorece el entrelazamiento.

Para qué sirve un material que funciona como un metal líquido

Puede parecer una anécdota pero este material es la vía de entrada para diseñar estructuras fuertes, adaptables y reciclables a partir de partículas que se puedan ensamblar y desmontar sin uniones permanentes.

Un material así podría formar elementos resistentes mientras se necesita una construcción, una pieza robótica o una estructura temporal, y después separarse para recuperar sus componentes.

Ahora falta saber cómo hacer el salto a escala real y que esta idea no quede en un mero experimento. Para ello es fundamental controlar los costes.