Gustavo Düring: “Los materiales auxéticos me parecieron sorprendentes desde el minuto que los descubrí. Ver que, al comprimir un lado, también lo hacía el otro, me pareció fascinante”

En el marco de los desarrollos del Núcleo Milenio Materiales Mecánicos Blandos e Inteligentes, el Investigador del Instituto de Física UC, Gustavo Düring, participó aportando desde la mirada de la Física en un equipo compuesto mayoritariamente por ingenieros, de la Universidad de Chile y la Universidad Católica, para desarrollar un trabajo en materiales auxéticos, que, contra toda intuición, se caracterizan por comprimirse en la dirección perpendicular, en vez de expandirse, cuando reciben presión.

“Los materiales auxéticos me parecieron sorprendentes desde el minuto que los conocí, ver que, al comprimir un lado, también lo hacía el otro me pareció fascinante. La primera pregunta que se me vino a la mente fue ¿Por qué ocurre eso? Y buscando en la literatura vimos la descripción de algunos casos puntuales, pero faltaba un marco teórico general y ese fue el desafío que nos propusimos”, explica el investigador del Instituto.

Si bien los materiales auxéticos se encuentran en la naturaleza, son escasos, y debido a la falta de una teoría general que los describiera, su creación en los laboratorios era una tarea compleja. En este contexto fue un logro publicar un trabajo colaborativo en la revista Communications Physics, que pertenece a la editorial de Nature, en el que los investigadores determinaron tres principios básicos que se deben cumplir para diseñar uno de estos nuevos materiales.

“Generamos un marco teórico general, considerando la geometría particular dada por las microestructuras internas de cada uno de ellos. Y lo que nos dimos cuenta es que una de las propiedades de estos materiales es que podíamos mapearlos y llevarlos a un modelo antiferromagnético. Gracias a esto, definimos tres principios básicos que un material debe satisfacer para tener esta propiedad especial.  Al cumplir con ellos, se abre un enorme potencial, ya que somos capaces de construir materiales nuevos con propiedades que no se conocían, como cuasi cristales, o materiales desordenados auxéticos, que no se habían logrado construir hasta ahora”, explica el investigador.

El potencial de los nuevos materiales

Al establecer estas reglas, en cualquier laboratorio del mundo se puede diseñar un material auxético e integrar en el diseño de la estructura interna, características nuevas, que permitan su uso en áreas como la tecnología o la biomedicina.

Las posibilidades son infinitas, ya que estos materiales son versátiles y pueden utilizarse. tanto en diseños microscópicos, como en materiales generados en impresoras 3D.

Gracias a su configuración interna, estos tienen propiedades mecánicas únicas, como una importante capacidad de absorción frente a impacto y gran resistencia a las fracturas del material.

Actualmente, es posible encontrar zapatillas con planta auxética en el mercado. Sin embargo, loa auxéticos también podrían ser utilizados en material de empaque; armaduras; elementos de protección, como rodilleras y coderas; o en aplicaciones biomédicas propias de la Ingeniería de Tejidos.

“Si bien es cierto que generar este marco teórico es clave para la creación de futuras aplicaciones, a mi lo que me mueve es la Física detrás de estos materiales no intuitivos, porque desde niño me interesa entender cómo funcionan las cosas. Una de las preguntas interesantes en la cual estamos trabajando ahora es extender esto a materiales 3D, que se conocen mucho menos. En estos materiales, al comprimir un lado, se comprimen las otras dos direcciones. El desafío a nivel de investigación me parece muy motivante”, concluye el académico.