Un grupo de investigadores avanza en el desarrollo de metamateriales electromagnéticos impresos en 3D y en 4D
Se espera que el desarrollo de estos compuestos sea fundamental en la fabricación de dispositivos de última generación
Un grupo de investigadores ha realizado un importante avance en la impresión 3D y 4D de metamateriales electromagnéticos (EMM, por sus siglas en inglés) que tendrá grandes implicaciones para aquellos sectores que dependen del uso de tecnologías como las antenas, las técnicas de diagnóstico por imagen, las capas de invisibilidad y los sistemas de transferencia inalámbrica de energía.
Los metamateriales electromagnéticos son materiales artificiales diseñados para ofrecer propiedades electromagnéticas que no se encuentran en la naturaleza. Su capacidad única para manipular las ondas electromagnéticas los hace ideales para fabricar dispositivos de última generación, pero sus complejas estructuras internas son muy difíciles de elaborar mediante los métodos tradicionales.
En cambio, la impresión 3D permite fabricar con precisión geometrías complejas fundamentales para la producción de metamateriales electromagnéticos de alto rendimiento. Actualmente ya se utilizan técnicas como el modelado por deposición fundida (FDM), la estereolitografía (SLA) y la fusión selectiva por láser (SLM) para personalizar estos compuestos. La FDM es muy eficiente a nivel de costes y permite utilizar una amplia gama de materiales, mientras que la SLA ofrece una precisión y un acabado de superficie superiores. Estas técnicas permiten a los ingenieros ajustar las estructuras de estos compuestos, por ejemplo, optimizando las antenas para obtener una mayor ganancia y un ancho de banda más amplio.
Gracias al uso de materiales con memoria de forma, los metamateriales electromagnéticos pueden cambiar de forma o funcionalidad en respuesta a estímulos como el calor, la luz o la electricidad. Este avance permite elaborar estructuras autoadaptativas perfectas para ámbitos como la industria aeroespacial y la biomedicina, donde la capacidad de respuesta ante los cambios en el entorno es esencial.
Las aplicaciones que han ido surgiendo a lo largo de los últimos años ponen de relieve el impacto de esta tecnología. Los metamateriales electromagnéticos impresos en 3D y en 4D han aumentado el rendimiento de las antenas, han permitido fabricar las primeras capas de invisibilidad que previenen la dispersión de las ondas electromagnéticas, han mejorado la resolución de las imágenes captadas con lentes avanzadas y han incrementado el alcance y la eficiencia de los sistemas de transferencia inalámbrica de energía.
Sin embargo, este campo aún tiene un gran número de obstáculos por delante. Los investigadores tienen que comprender mejor cómo afectan al rendimiento electromagnético los distintos métodos de impresión y los defectos que se producen durante el proceso. Además, la impresión 4D de alta velocidad y resolución todavía se encuentra en pañales, sobre todo en lo referente a la integración de múltiples materiales.
La fusión entre la impresión 3D/4D y los metamateriales electromagnéticos va a suponer un auténtico cambio de paradigma. Esta sinergia podría acelerar la innovación en múltiples ámbitos y abrir nuevas vías para fabricar dispositivos electromagnéticos inteligentes que ofrezcan una buena capacidad de respuesta y un elevado rendimiento en el futuro.
El artículo, titulado «3D and 4D Printing of Electromagnetic Metamaterials», ha sido elaborado por Ruxuan Fang, Xinru Zhang, Bo Song, Zhi Zhang, Lei Zhang, Jun Song, Yonggang Yao, Ming Gao, Kun Zhou, Pengfei Wang, Jian Lu y Yusheng Shi.
