Cómo funcionan las superficies Smart Morphable

Cuando tiene frío, no tiene que decirle a su piel "es hora de que se le ponga la piel de gallina". Sabe qué hacer en función de las condiciones a las que se enfrenta. Los Smorph funcionan de la misma manera. Oleksii Sergieiev / ThinkStock

La próxima vez que mires hacia abajo y veas celulitis en los muslos, no te desesperes: esos hoyuelos podrían hacerte más rápido y aerodinámico..

No, no estamos bromeando. Una vez que aprenda sobre las superficies morfables inteligentes, es posible que descubra que su requesón corporal es algo que vale la pena celebrar. También aprenderá que abollar su automóvil en una tormenta de granizo puede ser bueno para su economía de combustible, al menos en algunas situaciones de manejo. Sin embargo, antes de comenzar a celebrar las abolladuras en su automóvil o en su piel, debe saber cómo funcionan las superficies inteligentes morfables..

Las superficies inteligentes transformables, o smorphs, son superficies que cambian en respuesta a las condiciones que las rodean y dentro de ellas. Tu piel es como un smorph. Si las condiciones internas de su piel cambian, como si aumenta de peso, su piel cambia con ellas. Empiece a golpear los Doritos con demasiada fuerza, por ejemplo, y su barriga crecerá. La buena noticia es que, a diferencia de tus jeans, tu piel crecerá con ellos. Si alguna vez ha estado embarazada o ha visto la barriga de una mujer embarazada, sabe que su piel se puede estirar y tensar sobre una parte del cuerpo en crecimiento. Cuando esa parte del cuerpo se encoge por tener un bebé o cambiar Doritos por palitos de zanahoria, la piel generalmente también se encoge de nuevo..

Por supuesto, nuestra piel no siempre se encoge perfectamente. Después de una gran pérdida de peso, podemos tener piel flácida y estrías. Sin embargo, la piel no solo responde a las condiciones internas del cuerpo. Si pasa demasiado tiempo en la bañera, se le arrugarán los dedos. Salga desnudo en un día frío y se le pondrá la piel de gallina (así como una citación, ya que la desnudez pública es ilegal en la mayoría de los lugares). Los Smorph son una especie de piel en el sentido de que no siempre son suaves y lisos, y pueden responder a las condiciones dentro y fuera del cuerpo. En algunos casos, los hoyuelos en un smorph pueden mejorar la aerodinámica y el ahorro de combustible de los automóviles. Si tan solo tus estrías pudieran hacer lo mismo. Siga leyendo para saber cómo el automóvil que podría conducir en el futuro podría tener una piel que cambia de forma con hoyuelos en un minuto y suave al siguiente, y todo depende de las condiciones de manejo..

Contenido

1. Hoyuelos y aerodinámica
2. Smorphs en el MIT
3. Superficies y coches inteligentes transformables

A diferencia de una pelota de golf (que tiene hoyuelos todo el tiempo), un smorph puede cambiar entre ser liso o arrugado, dependiendo del volumen del material que contiene. Airubon / ThinkStock

Diríjase al campo de prácticas en una tarde agradable y verá la inspiración para usar smorphs en automóviles. Las pelotas de golf, con su exterior arrugado y con hoyuelos ayudaron a informar parte del trabajo que los ingenieros y otros investigadores están haciendo con los smorphs, una investigación que podría traducirse en piel con hoyuelos y, por lo tanto, en una mejor economía de combustible para los automóviles..

Las pelotas de golf no siempre fueron abolladas intencionalmente. De hecho, hasta mediados del siglo XIX, las pelotas de golf eran suaves y solo se abollaban durante el juego. Después de todo, recibir un centenar de golpes por ronda te provocará algunos golpes y abolladuras. Cuando los golfistas empezaron a notar que las pelotas más viejas y abolladas iban más lejos, empezaron a exigir el mismo rendimiento de las pelotas nuevas también. Y cuando los fabricantes comenzaron a vender pelotas abolladas, nació la moderna pelota de golf con hoyuelos.

Los hoyuelos de una pelota de golf la ayudan a ir más lejos porque las abolladuras no permiten que el aire se "pegue" a la pelota. En cambio, los hoyuelos interrumpen el aire más cercano a la pelota mientras viaja. Cada hoyuelo forma un pequeño mini ciclón alrededor de la pelota. En lugar de verse como una esfera suave con aire viajando sobre ella, la superficie de la bola termina pareciendo un paseo en taza de té: una esfera viajando por el aire, pero con círculos más pequeños de aire girando a su alrededor. Ese movimiento giratorio ayuda a mover el aire alrededor de la pelota más rápido, lo que disminuye la resistencia al viento que enfrenta la pelota. Menos resistencia al viento significa que se necesita menos energía para mover la pelota una distancia determinada.

En un automóvil, una menor resistencia al viento significa que se necesita menos energía para avanzar por la carretera. Eso se traduce en una mejor economía de combustible o, si se trata de autos eléctricos, menos batería. Sin embargo, no lleve un palo de golf a su automóvil todavía. Los hoyuelos en los automóviles solo mejoran la eficiencia en ciertas situaciones. Ahí es donde entran los smorphs.

Los investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts han creado smorphs a base de silicona que reaccionan a las condiciones y disminuyen la resistencia del aire que enfrentan al volverse hoyuelos o suaves. Jorge Salcedo / ThinkStock

Esto es solo una suposición, pero lo más probable es que la mayoría de los consumidores no quieran comprar un automóvil abollado, incluso si mejora la economía de combustible. La cuestión es que los hoyuelos solo disminuyen la resistencia al viento en algunas situaciones. En otras situaciones, es preferible una piel suave. Al igual que su propia piel, una superficie transformable inteligente puede adaptarse a las condiciones que la rodean..

Piense en los smorphs como globos: cuando inflas un globo, su superficie se vuelve lisa y firme. Sin embargo, si el volumen del aire dentro del globo cambia, digamos debido a una fuga o un cambio en la temperatura del aire, la superficie del globo se vuelve blanda y flexible. En el caso de los smorphs, que los científicos esperan que mejoren la aerodinámica y la eficiencia del combustible en los automóviles, se arrugarían. Esas arrugas podrían ser de gran ayuda cuando se trata de construir autos más eficientes..

El cambio de liso a con hoyuelos cubre el componente de "morfabilidad" de las superficies morfables inteligentes, pero la parte "inteligente" del nombre también es un componente clave. Cuando tiene frío, no tiene que decirle a su piel "es hora de que se le ponga la piel de gallina". Sabe qué hacer en función de las condiciones a las que se enfrenta. Los Smorph funcionan de la misma manera. Reaccionan a las condiciones que enfrentan para hacer la superficie más aerodinámica..

Los investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts han creado smorphs a base de silicona que reaccionan a las condiciones y disminuyen la resistencia del aire que enfrentan al volverse hoyuelos o suaves. Para hacer los hoyuelos, los investigadores despresurizan el espacio interior del smorph. El smorph reacciona al cambio en el volumen interior, como la piel de alguien que de repente pierde su barriga cervecera, formando un patrón de arrugas y hoyuelos. Cuando se aumenta el volumen interior, el smorph se suaviza.

En un automóvil, los sensores, una computadora y un software se pueden conectar a la piel exterior del vehículo, verificando las medidas de resistencia y ajustando las características de la piel según sea necesario para reducir la resistencia y mejorar el ahorro de combustible..

Esta esfera está hecha de polímero blando con un centro hueco y una fina capa de un polímero más rígido. Se forman hoyuelos cuando el aire se bombea fuera del centro hueco, lo que hace que se encoja. Pedro Reis / MIT

A diferencia de una pelota de golf o de los muslos de mi tía Mabel (los cuales tienen hoyuelos todo el tiempo), un smorph puede cambiar entre ser liso o arrugado, dependiendo del volumen del material que contiene. Una pelota de golf no necesita hacer esto, porque rara vez pasa de una velocidad en la que sus hoyuelos dejan de mejorar su aerodinámica. Los autos, por otro lado, pueden ir mucho más rápido que las pelotas de golf. A altas velocidades, los hoyuelos aumentan la resistencia al viento. Y es por eso que le dijimos que no agregue sus propios hoyuelos a su automóvil. Cuando llegue a la autopista, esas abolladuras caseras comenzarán a ralentizarlo.

Los investigadores creen que los smorphs permitirán que el exterior de un automóvil se ajuste para minimizar la resistencia y maximizar la aerodinámica, según las condiciones. Si el automóvil va relativamente lento, el smorph puede resaltar sus hoyuelos y reducir tanto la resistencia como la cantidad de energía que el automóvil necesita para moverse. Cuando el automóvil va más rápido, el smorph puede suavizarse para permitir que el automóvil se deslice por el aire. Los sensores en el exterior del automóvil pueden leer la resistencia del viento y ajustar la piel del automóvil según sea necesario.

Los coches de hoy están diseñados para ser tan aerodinámicos como pueden ser en la mayoría de situaciones. Pero lo que el automóvil gana en aerodinámica general, lo pierde en aerodinámica para situaciones específicas. Un automóvil con una piel smorph podría cambiar constantemente para volverse lo más eficiente posible, independientemente de las condiciones.

Los coches con superficies inteligentes que se pueden transformar todavía están muy lejos, pero los smorph abren algunas posibilidades interesantes no solo para el diseño de automóviles, sino también para la ingeniería aeroespacial e incluso para los materiales de construcción. Por ejemplo, un edificio con una superficie que no puede ser absorbida podría resistir los fuertes vientos mejor que uno construido con materiales tradicionales..

Limpio, ¿eh? Y pensaste que tu celulitis no te estaba haciendo nada.

Nota del autor: Cómo funcionan las superficies inteligentes transformables

Cuando piensa en cómo mejorar el ahorro de combustible para los automóviles, la mayoría de las personas se concentran en la tecnología que realmente mueve el automóvil, o qué lo alimenta. Solo recientemente, con el uso de materiales como el aluminio y la fibra de carbono en los autos del mercado masivo, comenzamos a cuestionarnos si los materiales que usamos para construir autos pueden contribuir a mejorar la eficiencia. Cuando la mayoría de la gente imagina el automóvil del futuro, piensa en un automóvil súper resbaladizo que atraviesa el tráfico. Un automóvil que cambia de forma con la piel con hoyuelos puede no tener la misma sensación o apariencia de Tron, pero ciertamente me hace sentir mejor por la abolladura que hice en mi guardabarros mientras intentaba estacionar en paralelo la semana pasada..

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Fuentes

• Bennington-Castro, Joseph. "Las superficies inteligentes transformables pueden formar hoyuelos a voluntad". Boletín MRS. 39. 8. 655-655. Agosto de 2014. (20 de octubre de 2014) http://journals.cambridge.org/action/displayAbstract?fromPage=online&aid=9319822&fileId=S0883769414001766
• Chandler, David L. "Las superficies transformables podrían reducir la resistencia al aire". Noticias del MIT. 24 de junio de 2014. (20 de octubre de 2014) http://newsoffice.mit.edu/2014/morphable-surfaces-could-cut-air-resistance-0624
• Duro, Andrew. "Eso no es Bubblegum; es el aspecto automotriz 'transformable' del futuro del MIT". Tendencias digitales. 29 de julio de 2014. (20 de octubre de 2014) http://www.digitaltrends.com/cars/smorph/
• Stockton, Nick. "Los coches más rápidos del mañana podrían cubrirse con pieles transformables". Cableado. 24 de julio de 2014. (20 de octubre de 2014) http://www.wired.com/2014/07/the-futures-fastest-cars-could-be-covered-in-morphable-skins/