Materiales con movilidad propia

El proyecto principal «Materiales con movilidad propia» investiga relaciones estructurales y mecanismos funcionales de la carcasa de filtrado compleja de un tunicado en contraposición con aquellos de estructuras arquitectónicas, máquinas y otros sistemas biológicos. 

A través de procedimientos experimentales con microscopio y el modelado digital y matemático de parámetros físicos y dentro del contexto de una comparativa histórico-cultural, se da respuesta a la pregunta de cómo la organización de estructuras en un espacio puede codificar movimiento funcional. El código intrínseco de las estructuras que se ha documentado mediante análisis de imagen se coloca como base de explicaciones sintéticas de distintos procesos de creación codificados de forma extrínseca. Se añade una dimensión histórica a la pregunta de la relación entre el código y la materia de estructuras dinámicas a través de análisis histórico-culturales. 

Tema de investigación

Se pretenden obtener nuevas conclusiones de materiales con movilidad propia y su aplicación a partir de la interacción de la arquitectura y la investigación de materiales. La investigación de materiales inspirada en la biología tiene como objetivo aprovechar las «soluciones» de problemas de materiales que ha encontrado la naturaleza a lo largo de la evolución para la fabricación de sustancias artificiales. De hecho, en la naturaleza existen sustancias que son capaces de transformar modificaciones paramétricas del entorno (p. ej. humedad del aire o temperatura) directamente en movimiento. En el mundo botánico nos encontramos con semillas de trigo que se arrastran o piñas de abeto que se abren. La energía motriz está almacenada directamente en el material o se libera a través del cambio en el entorno. Estas sustancias forman mecanismos de movimiento autónomos y, por lo tanto, especialmente eficientes.

Por todo ello, pueden representar una opción interesante y visionaria para la arquitectura. Mediante la transmisión de estructuras y funciones dinámicas a los materiales de la arquitectura, las regulaciones que normalmente debe iniciar el ser humano o un dispositivo (p. ej. termómetro) podrían llevarse a cabo como reacciones sincrónicas a las influencias ambientales.

Objetivo

El objetivo del proyecto radica en analizar las estructuras de los materiales con movilidad propia como conjunto dinámico a través de investigaciones nanoscópicas, microscópicas y macroscópicas y examinar así sus funciones de movimiento y trasladarlas a la arquitectura. Mientras la investigación de materiales biológicos parte de la premisa de que la naturaleza no hace distinciones entre el elemento y el material, la arquitectura estudia la construcción sobre la base de una diferenciación entre el componente y el material.

Esta divergencia en los métodos de trabajo y estrategias de la investigación de materiales y la arquitectura se pretende compensar en los experimentos mediante modelos bidimensionales y tridimensionales. La idea es revelar de forma sistemática las normas de transmisión, que dependen sobre todo del análisis de la escala y se encuentran también en los límites del propio material, para permitir elaborar nuevas estrategias para el ahorro energético sostenible a nivel práctico y teórico.

Ejecución

La investigación de los materiales naturales cuenta con el problema de que se puede determinar de forma detallada la estructura desde la escala de longitudes macroscópica hasta la nanoscópica, pero, al menos a priori, no se conoce la función. No obstante, en la fabricación técnica de un nuevo material artificial, se da justo la situación contraria: en este caso, se conoce la función material deseada, mientras que el desafío radica en determinar y establecer la estructura adecuada. Por norma general, la funcionalidad de un material requiere una combinación de propiedades sustanciales. Como punto de partida para la clasificación de las funciones, se utilizan los denominados Ashby-Plots que permiten la comparación de las características de distintos materiales en un diagrama. Se pretende ampliar esta lista de propiedades con aspectos que, más allá de la descripción desde el punto de vista de las ciencias naturales, expliquen la interacción del ser humano con el material.

El proyecto se beneficia de la colaboración con Y. Brechet (Grenoble), uno de los pioneros del sector «Materials Selection», que actualmente desempeña su labor en el Instituto Max Planck en Potsdam como último galardonado del premio científico Gay-Lussac-Humboldt. Dentro de las ciencias naturales, la clasificación por estructura todavía se ha desarrollado poco. Se guía principalmente por planteamientos prácticos (p. ej. estructuras periódicas y no periódicas). La idea es que la colaboración con historiadores/as del arte y arquitectos/as con experiencia en la clasificación de Gestaltung, así como el proyecto «Atención y Forma»,aporte nuevos enfoques para soluciones. En el laboratorio se llevan a cabo comparativas estructurales en distintas escalas que luego hay que transmitir de forma experimental a los principios constructivos de la arquitectura. La viabilidad de la transmisión a otra escala se comprueba mediante pruebas de carga en el laboratorio.

Documentación de resultados

Se ha planificado la publicación de un atlas de la construcción de materiales con movilidad propia, así como la elaboración de una arquitectura modelo en el edificio del Cluster.