En las últimas décadas, los metamateriales han surgido como una solución innovadora a desafíos de ingeniería que han resultado difíciles de abordar con materiales convencionales. Estos materiales, estructurados artificialmente, presentan propiedades extraordinarias que no se encuentran fácilmente en la naturaleza, gracias a su diseño en tres dimensiones (3D) a micro y nanoscale. Sin embargo, aunque su potencial es enorme, aún no se ha explotado completamente debido a diversas dificultades en su diseño, fabricación y caracterización.
Retos y oportunidades en el desarrollo de materiales arquitectónicos
Según Carlos Portela, profesor asistente de ingeniería mecánica en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), el avance en la fabricación escalable, las pruebas de alto rendimiento y la optimización del diseño impulsada por inteligencia artificial podrían revolucionar tanto la mecánica como la ciencia de materiales. Esto permitiría la creación de materiales más inteligentes y adaptativos, redefiniendo tanto la ingeniería como las tecnologías cotidianas.
En un artículo publicado recientemente en la revista Nature Materials, Portela y su colega James Surjadi discuten los principales obstáculos y las oportunidades en el campo de los metamateriales mecánicos. El estudio, titulado «Facilitando materiales arquitectónicos tridimensionales a través de escalas y tiempos», pone de manifiesto que el futuro de este campo requiere innovación en la fabricación de estos materiales en diversas escalas, desde nano hasta macro, así como un entendimiento más profundo de sus propiedades en diferentes condiciones dinámicas.
Portela señala que, a pesar de los avances logrados en la última década, el sector enfrenta dos cuellos de botella significativos: la escalabilidad en la producción y la falta de comprensión sobre cómo se comportan estos materiales bajo condiciones dinámicas. El artículo propone una hoja de ruta que busca acelerar el descubrimiento de materiales arquitectónicos con propiedades programables. Esto se lograría a través de la combinación sinérgica de experimentación de alto rendimiento y esfuerzos computacionales, aprovechando las técnicas emergentes de inteligencia artificial y aprendizaje automático para su diseño y optimización.
El laboratorio de Portela tiene como lema «mecánica y materiales arquitectónicos a través de escalas». La perspectiva que presentan en su artículo busca cerrar la brecha entre la investigación fundamental y las aplicaciones del mundo real de estos materiales de próxima generación, un objetivo que han estado persiguiendo durante los últimos cuatro años.
