Metadispositivos Diseñados por Optimización Topológica para la Manipulación Selectiva de Especies

Abstract

En este trabajo se diseñan dispositivos para manipular el flujo difusivo de especies, por medio de técnicas de optimización topológica. El procedimiento empleado se basa en el método de optimización con materiales discretos (OMD), el cual es usado en el marco de un problema de optimización topológica donde la función objetivo define el error en el cumplimiento de una tarea prescrita para la manipulación de flujo de masa por difusión. Como ejemplo, este enfoque será utilizado en el diseño de dispositivos capaces de concentrar el flujo de oxígeno y bloquear el flujo de nitrógeno simultáneamente, y visceversa. Los dispositivos así diseñados consisten en 4 materiales base isótropos y macroscópicamente distinguibles, cuyo acoplamiento emula el comportamiento de un metamaterial capaz de cumplir con la tarea de manipulación de flujo de masa requerida. Los dispositivos así diseñados son fáciles de fabricar, dado que las variables de diseño dictan directamente la manera en que los materiales deben ser distribuidos.