Una «linterna voladora» que cambia de forma revoluciona el diseño de materiales inteligentes
Inspirada en las linternas voladoras tradicionales chinas, una estructura de polímero capaz de cambiar de forma promete transformar la robótica blanda y los materiales inteligentes del futuro.
Por Enrique Coperías
Una estructura de polímero inspirada en una linterna voladora puede adoptar más de una docena de formas tridimensionales distintas al comprimirse o retorcerse. Su transformación rápida puede controlarse a distancia mediante un campo magnético. Cortesía: Yaoye Hong / NC State University
Un equipo de ingenieros de la Universidad Estatal de Carolina del Norte, en Estados Unidos, ha creado una diminuta estructura de polímero inspirada en las tradicionales linternas chinas que puede transformarse, de forma controlada, en más de una docena de formas tridimensionales distintas.
El hallazgo, publicado en la revista Nature Materials, abre la puerta a nuevos materiales inteligentes y dispositivos reconfigurables capaces de cambiar de forma rápidamente para aplicaciones tan variadas como la robótica blanda, los sistemas de agarre y los filtros inteligentes.
La linterna polimérica se fabrica a partir de una lámina cortada en forma de rombo, atravesada por una serie de líneas paralelas que dejan una hilera de cintas flexibles conectadas por dos bandas sólidas en los extremos. Al unir esos extremos, la lámina se curva y adopta una estructura esférica, similar a una linterna voladora o linterna china.
Más de una docena de formas posibles con un solo diseño
«Esta forma básica es, por sí misma, bistable —explica Jie Yin, profesor de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial y autor principal del estudio. Y añade—: Tiene dos estados estables: su forma de linterna y otra que recuerda a un trompo. Si la comprimes desde arriba, se deforma lentamente hasta alcanzar un punto crítico en el que salta a esa segunda forma, almacenando la energía elástica del proceso. Al tirar de nuevo hacia arriba, libera de golpe esa energía y recupera su forma original en un instante».
El equipo descubrió que la estructura puede adoptar muchas otras configuraciones si se le aplica un giro controlado o si se doblan hacia dentro o hacia fuera las tiras sólidas de los extremos.
«Cada una de estas variaciones también es multistable —señala Yaoye Hong, primer autor del trabajo y ahora investigador posdoctoral en la Universidad de Pensilvania, en Estados Unidos. Y continúa—: Algunas pueden alternar entre dos estados estables, y otras llegan a tener hasta cuatro, dependiendo de cómo las comprimas o las tuerzas».
La linterna china se fabrica cortando una lámina de polímero en forma de rombo y añadiendo una serie de líneas paralelas que crean cintas unidas por tiras sólidas en sus extremos. Al conectar los bordes superior e inferior, la lámina adopta una forma tridimensional similar a una linterna china esférica. Cortesía: Yaoye Hong / NC State University
Control magnético y aplicaciones prácticas
Para controlar estos cambios a distancia, los investigadores añadieron una fina película magnética en la base de la linterna, lo que permite deformarla con un campo magnético externo. Con ello demostraron varias aplicaciones:
✅ Un agarre no invasivo capaz de sujetar peces sin dañarlos.
✅ Un filtro magnético que se abre y se cierra para regular el flujo de agua.
✅ Una estructura expansible que se despliega al instante para abrir tubos colapsados o conductos bloqueados.
Próximos pasos: metamateriales y robótica que cambian de forma
El grupo de la Universidad Estatal de Carolina del Norte también desarrolló un modelo matemático predictivo que describe cómo las distintas geometrías afectan tanto a la forma resultante como a la energía almacenada en cada estado.
«Este modelo nos permite programar la forma deseada, su estabilidad y la potencia del salto cuando la energía potencial se transforma en energía cinética —dice Hong. Y añade—: Resulta fundamental para diseñar estructuras que ejecuten tareas específicas».
Según Yin, el siguiente paso será combinar múltiples unidades de estas linternas en arquitecturas bidimensionales y tridimensionales. «Estas unidades pueden ensamblarse para formar metamateriales mecánicos y robots que cambian de forma —adelanta Hong. Y concluye—: Queremos explorar todo ese potencial». ▪️
Una flor de polímero que se abre y cierra mediante un campo magnético rotatorio actúa como un agarre rápido y no invasivo, capaz de manipular objetos en espacios reducidos. En este caso, se ha utilizado para atrapar un pez sin dañarlo. Cortesía: Yaoye Hong / NC State University
Información facilitada por la Universidad Estatal de Carolina del Norte
Fuente: Hong, Y., Zhou, C., Qing, H. et al. Reprogrammable snapping morphogenesis in ribbon-cluster meta-units using stored elastic energy. Nature Materials (2025). DOI: https://doi.org/10.1038/s41563-025-02370-z
