La ciencia de los materiales es uno de los horizontes del siglo XXI junto con la Física Teórica, la genética y la robótica, y ya promete una revolución tras otra. El nuevo camino abierto es un material manipulable que se comporta como los polímeros de la ciencia-ficción, capaz de modificar su tamaño y forma en cualquier escala.

Foto de portada: Johannes Overvelde /SEAS

Imaginen un material manipulable que fuera capaz, en cualquier tipo de escala (desde lo “nano” hasta similar a un ser humano), de alterar su tamaño, su forma o su volumen, que pudiera pasar de ser una silla a una mesa, una pared o incluso una casa. Un material que siguiera ese horizonte (real) de los polímeros: construcción a partir de materiales modificables mediante descargas eléctricas y programación previa. Que el material fuera “programable” como una máquina para que se comportara de determinada forma en función de impulsos. Pues ahora investigadores de la Universidad de Harvard (Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas del centro) han creado un material con forma de cubos que pueden seguir un comportamiento parecido. Y lo que es más importante aún: con aplicaciones desde la nanotecnología a la construcción.

El proceso futuro sería parecido a llevar un cubo en una maleta, abrirla y después de activar la programación, que el cubo se transformara, por ejemplo, en una pequeña tienda para pasar la noche en ella. La directora del proyecto, cuyos resultados se han publicado en Nature Communications, es Katia Bertoldi, que ha trabajado junto con el investigador Johannes T. B. Overvelde, el biomecánico James Weaver (Instituto Wyss de Ingeniería Inspirada en Biología, un nombre que ejemplifica muy bien qué tipo de trabajo hace un biomecánico) y Chuck Hoberman, de la Escuela de Diseño. Juntos diseñaron una estructura tridimensional (con un volumen propio, frente a los nuevos materiales bidimensionales como el grafeno) que puede “plegarse y programarse” para generar arquitecturas diversas a voluntad.

Y la inspiración no podría ser más peculiar: el origami, el arte de la papiroflexia japonesa, donde un mismo elemento (el papel) puede conformarse en diferentes modelos e incluso volúmenes. La técnica de los investigadores se denomina esnapología y se basa en el trabajo a partir de cubos extrudidos (24 caras y 36 aristas); este cubo puede plegarse por sus bordes y así cambiar de forma. En los experimentos (y justificaciones teóricas) el equipo demostró que podía modificarse de muchas maneras diferentes, especialmente si se usaban determinados bordes como bisagras maestras. Desarrollaron un sistema por el cual incrustaban “actuadores neumáticos” (esto es, puntos concretos donde poder incidir energía y órdenes) que plegaban esos mismos bordes a voluntad de los investigadores. De esta manera se conseguía que el material “obedeciera”. Si son programados ya no haría falta que se le dieran órdenes concretas, sino que se modificaría según un patrón preestablecido.

El nuevo material fue sometido a varios experimentos. En uno de ellos creó un cubo de 4x4x4 a partir de 64 células individuales: a partir de determinadas órdenes lograron incluso crear una estructura totalmente plana. Otra característica es que varía también su rigidez, por lo que (al igual que otros materiales, y seguimos refiriéndonos al grafeno) adquiría una mayor flexibilidad. Este detalla es muy significativo: abre las puertas a un nivel de modificación que hasta ahora no existía, ya que si un mismo material sólido en forma de cubo es capaz de adquirir un nuevo tipo de consistencia estamos ante la superación de una tara que antes condicionaba muchas construcciones. El equipo descubrió exactamente qué tipo de programación ordenada había que hacer para que el material se transformara. Un salto adelante muy importante porque así podrá adaptarse a cualquier tipo de necesidad industrial o tecnológica en el futuro.