08.03.2021 - Technische Universität Dresden

Compresión o deformación - el material se expande siempre igual

Independientemente de si se tensa o se comprime, el nuevo material siempre se expande

Un equipo internacional de investigación dirigido por el químico Thomas Heine, de la Universidad Técnica de Dresde, ha descubierto un nuevo material bidimensional con propiedades sin precedentes: independientemente de si se tensa o se comprime, siempre se expande. Este comportamiento, denominado semielástico, no se había observado antes y, por tanto, es muy prometedor para el diseño de nuevas aplicaciones, especialmente en nanosensores.

Si se estira una banda elástica, se vuelve más delgada, un comportamiento físico que se aplica a la mayoría de los materiales "comunes". Desde el siglo XX, se conoce un comportamiento opuesto en la investigación de materiales: Los llamados materiales auxéticos (del griego antiguo auxetos, que significa "estirable") se expanden en la dirección ortogonal a la tensión. Del mismo modo, se encogen cuando se comprimen. Científicamente, se caracterizan por una relación de Poisson negativa. Probablemente, la aplicación más conocida y antigua de las relaciones de Poisson inusuales es el corcho de las botellas, que tiene una relación de Poisson de cero. Esto tiene el efecto de que el corcho puede introducirse en el cuello más fino de la botella.

Debido a sus propiedades especiales, los materiales auxéticos permiten funcionalidades y soluciones de diseño completamente nuevas para una variedad de productos innovadores con propiedades funcionales ajustables, incluyendo aplicaciones en tecnología médica o en el desarrollo de equipos de protección como cascos de bicicleta o chaquetas de seguridad.

Thomas Heine, catedrático de Química Teórica de la Universidad Técnica de Dresde, y su equipo han descubierto ahora un fenómeno hasta ahora desconocido. A partir del borofeno, una configuración atómica del elemento boro, se encontró una forma estable añadiendo paladio, dando lugar a la composición química PdB4. La modelización computacional muestra que este material se comporta como un material auxético bajo tensión, pero se expande como un material ordinario bajo compresión. En otras palabras, independientemente de si se tensa o se comprime, el material siempre se expande.

"Además de la caracterización exhaustiva en términos de estabilidad y propiedades mecánicas y electrónicas del material, hemos identificado el origen de este carácter semiauxético y creemos que este mecanismo puede utilizarse como concepto de diseño para nuevos materiales semiauxéticos", explica el profesor Heine. "Estos nuevos materiales podrían dar lugar a aplicaciones innovadoras en nanotecnología, por ejemplo en detección o magneto-óptica. Una transferencia a materiales macroscópicos es igualmente concebible".

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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