El origami japonés inspira los avances en la recuperación de cohetes espaciales

«Si estuvieras usando un casco de fútbol hecho de este material y algo golpeara el casco, nunca sentirías ese golpe en tu cabeza. Cuando la energía llega a ti, ya no está empujando. Está tirando», afirma en un comunicado el profesor asociado de Aeronáutica y Astronáutica de la Universidad de Washington, en Estados Unidos, Jinkyu Yang, autor del trabajo, que se publica en 'Science Advances'.

Yang y su equipo diseñaron este nuevo metamaterial para tener las propiedades que querían. «Los metamateriales son como pieza de Lego. Puedes hacer todo tipo de estructuras repitiendo un solo tipo de bloque de construcción, o célula unitaria como lo llamamos -detalla-. Dependiendo de cómo se diseñe su célula unitaria, puede crear un material con propiedades mecánicas únicas que no tienen precedentes en la naturaleza».

Los investigadores recurrieron al arte del origami para crear esta célula unitaria en particular. «El origami es excelente para realizar la unidad celular -señala el coautor Yasuhiro Miyazawa, estudiante de doctorado en Aeronáutica y Astronáutica de la Universidad de Washington-. Al cambiar el lugar donde introducimos los pliegues en materiales planos, podemos diseñar materiales que exhiben distintos grados de rigidez cuando se pliegan y despliegan. Aquí hemos creado una célula unitaria que suaviza la fuerza que se siente cuando alguien la empuja, y acentúa la tensión que sigue a medida que la célula vuelve a su forma normal».

Al igual que el origami, estos prototipos de células unitarias están hechos de papel. Los investigadores utilizaron un láser para cortar líneas de puntos en papel y designar dónde doblar. El equipo dobló el papel a lo largo de las líneas para formar una estructura cilíndrica y luego pegó tapas de acrílico en cada extremo para conectar las células en una cadena larga.

Los investigadores alinearon 20 células y conectaron un extremo a un dispositivo que impulsó y desencadenó una reacción en toda la cadena. Usando seis cámaras de acción GoPro, el equipo rastreó la onda de compresión inicial y la siguiente onda de tensión cuando las células de la unidad volvieron a la normalidad.

La cadena compuesta por las células de origami mostró el movimiento de onda contraintuitivo: aunque la fuerza de empuje compresiva del dispositivo inició toda la reacción, esa fuerza nunca llegó al otro extremo de la cadena. En su lugar, fue reemplazada por la fuerza de tensión que comenzó cuando las células de la primera unidad volvieron a la normalidad y se propagaron cada vez más rápido en la cadena. Así que las células unitarias en el extremo de la cadena solo sintieron la fuerza de tensión tirando de ellas hacia atrás.

«El impacto es un problema que nos encontramos a diario, y nuestro sistema ofrece un enfoque completamente nuevo para reducir sus efectos. Por ejemplo, nos gustaría usarlo para ayudar a las personas y los coches a mejorar su desempeño en accidentes automovilísticos -adelanta Yang-. En este momento está hecho de papel, pero planeamos hacerlo de un material compuesto. Lo ideal es que podamos optimizar el material para cada aplicación específica».