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Tecnologías emergentes Tecnologías emergentes Materiales Auxéticos Autores: Luis Miguel Requejo Morcillo, OT MAT, SDGPLATIN. Palabras clave: Auxético, inteligente, materiales, protección pasiva. Metas Tecnológicas relacionadas: MT 3.1.2.; MT 4.1.1. Introducción Los materiales auxéticos son materiales cuya característica principal es que muestran el coeficiente de Poisson negativo, de modo que cuando se estiran, su volumen aumenta perpendicular a la fuerza aplicada. Este coeficiente es una constante propia de cada material que relaciona su deformación transversal y longitudinal, es decir, cómo varía su tamaño en un eje al sufrir una deformación en otro. Son materiales que podría decirse que son no convencionales, teniendo en cuenta que la inmensa mayoría de materiales tiene coeficientes entre 0 y 0.5 positivos. Por otra parte, son relativamente novedosos (se conocen más desde hace diez años aproximadamente, aunque los primeros estudios fueron publicados en 1987). Para que este comportamiento no convencional ocurra, tiene que haber una estructura un tanto peculiar, que normalmente presentan unas geometrías complejas. Actualmente, se están desarrollando materiales auxéticos con estructuras internas muy variadas. Para su construcción, el método más adecuado y disponible a día de hoy sería mediante el uso de impresoras 3D (ver figura 1). Existen diversas estructuras capaces de presentar un comportamiento auxético, que se pueden agrupar en tres grandes grupos: sólidos reticulares, polímeros y compuestos reforzados con fibras. • Los sólidos reticulares deben su nombre a la estructura interna a nivel macroscópico de estos materiales y es que están formados por células o celdillas que se repiten a lo largo del espacio (ver figura 2). • Los polímeros. Aunque los sólidos reticulares pueden ser estructuras poliméricas, este grupo hace Fig. 1. Comparativa material convencional (izq.) vs. auxético (der.). En los auxéticos, las paredes de la celdilla tienden a abrirse cuando se aplica un esfuerzo de tracción. (Fuente: https://diccionarioactual.com). referencia a aquellos polímeros que debido a su estructura microscópica presentan propiedades auxéticas. El primer ejemplo que se observó de este tipo de materiales fueron cilindros microporosos de PTFE (politetrafluoroetileno, o más conocido como teflón). Desde entonces, se ha conseguido que otros polímeros como el polietileno de ultra-alto peso molecular (UHMWPE) presenten el mismo comportamiento. • Los compuestos reforzados con fibras son el último de los grandes grupos de materiales auxéticos. Existen dos enfoques distintos para este tipo de materiales: realizarlos a partir de materiales convencionales o utilizar los materiales auxéticos como refuerzo. Estos últimos se basan en las interacciones de la matriz (de material convencional) con las fibras de refuerzo auxéticas. Los que se forman a partir de materiales convencionales, pueden ser fibra de carbono/ resina epoxi, Kevlar/resina epoxi y fibra de vidrio/resina epoxi y obtienen sus propiedades por la secuencia de apilamiento de las capas. Propiedades Todos los materiales auxéticos se caracterizan por el comportamiento peculiar comentado anteriormente y, como consecuencia, poseen propiedades mecánicas que podrían considerarse “fuera de la norma”. Algunas de estas propiedades se describen a continuación. Fig. 2. Ejemplo de sólido reticular auxético. (Fuente: www.eluniversal.com). 8 Boletín de Observación Tecnológica en Defensa n.º 56. Primer trimestre 2018


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