Respuesta de impacto activo y pasivo reprogramable. Crédito: Materiales avanzados (2025). Doi: 10.1002/ADMA.202412353
Los científicos de la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) y la Universidad de Harvard han demostrado experimentalmente que es posible reprogramar el comportamiento mecánico y estructural de los materiales artificiales innovadores con propiedades magnéticas, conocidos como metamateriales, sin la necesidad de modificar su composición. Esta tecnología abre la puerta a innovaciones en campos como biomedicina y robótica blanda, entre otros.
El estudio, publicado recientemente en la revista Advanced Materials, detalla cómo reprogramar estos metamateriales mecánicos mediante el uso de imanes flexibles distribuidos en toda su estructura.
“Lo innovador de nuestra propuesta es la incorporación de pequeños imanes flexibles integrados en una matriz de romboides giratorias que permite que la capacidad de rigidez y absorción de energía de la estructura se modifique simplemente cambiando la distribución de estos imanes o aplicando un campo magnético externo. Esto confiere propiedades únicas que no están presentes en los materiales convencionales o en la naturaleza.
“Cuando diseñamos nuevos materiales, generalmente nos enfocamos en su composición química y microestructura, pero con metamateriales también podemos jugar con su geometría interna y disposición espacial”, explica uno de los autores del estudio, Daniel García-González, del departamento de mecánica continua de UC3M y análisis estructural.
Híbrido cuasistático F50 C1. Prueba de compresión bajo régimen cuasiestático de una gran metastructura considerando la matriz híbrida (H) con imanes flexibles F50 incrustados después de la configuración C1. Crédito: Materiales avanzados (2025). Doi: 10.1002/ADMA.202412353
Este avance representa un paso importante hacia la creación de estructuras mecánicas reconfigurables, útiles en sectores como robótica, protección de impacto e ingeniería aeroespacial. Las aplicaciones de este tipo de metastructura son prácticamente infinitas, según los investigadores.
“Desde estructuras de protección de impacto y componentes adaptativos en robótica suave hasta sistemas inteligentes de absorción de choques en exoesqueletos. En el campo de los deportes, podrían usarse para modificar la respuesta mecánica de una zapatilla deportiva suela por medio de las interacciones de los elementos incorporados en él, lo que hace que ciertas áreas sean más flexibles o rígidas para mejorar la pisada de una persona o un corredor.
“Las posibilidades innovadoras también se están abriendo en la biomedicina. Por ejemplo, podríamos introducir modificaciones de estas estructuras en un vaso sanguíneo obstruido y, al aplicar un campo magnético externo, expandir la matriz para desbloquearla”, señala otro investigador, Josué Aranda Ruiz, también del departamento de del departamento de mecánica continua y análisis estructurales de UC3M.
Impacto Híbrido Ref. Prueba de impacto para la compresión dinámica de la gran metastructura considerando la matriz híbrida (H) sin imanes. Crédito: Materiales avanzados (2025). Doi: 10.1002/ADMA.202412353
Para llevar a cabo el estudio, los investigadores de UC3M y Harvard combinaron la identificación y caracterización de diferentes materiales con el análisis de su comportamiento en función de las orientaciones magnéticas.
Con este fin, estudiaron cómo la orientación, la magnetización residual y la rigidez de los imanes afectan las respuestas estáticas y dinámicas del metamaterial, lo que demuestra que la reorientación cuidadosa permite que su comportamiento se ajuste significativamente. Luego analizaron su integración en estructuras más grandes para pruebas de impacto dinámico.
“Al modificar la posición de los imanes para modular la interacción magnética entre ellos, podemos lograr comportamientos completamente diferentes en el material”, agrega otro de los autores del estudio, Carlos Pérez-García, un tercer investigador del Departamento de Mecánica Continua de UC3M y análisis estructural.
Más información: Carlos Perez – García et al, metamateriales mecánicos reprogramables a través de interacciones magnéticas pasivas y activas, materiales avanzados (2025). Doi: 10.1002/ADMA.202412353
Proporcionado por la Universidad de Madrid de Carlos III
Cita: los metamateriales magnéticos estructuralmente reprogramables son prometedoras para biomedicina, robótica blanda (2025, 6 de mayo) Recuperado el 6 de mayo de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-05-Reprogramable-magnetic-Metamaterials-biomedicine-soft.htmll
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