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Materiales inteligentes con memoria climática

 

Definimos como materiales inteligentes o multifuncionales, a aquellos materiales cuya composición estructural es capaz de reaccionar activamente y de manera preestablecida, ante las diversas condiciones del entorno ambiental al que están sometidos. 

 

Dada la característica de reactividad frente al entorno, estos materiales pueden ser utilizados para el diseño y desarrollo de sensores, actuadores y sistemas inteligentes para aplicaciones múltiples, domésticas, industriales, trajes de astronautas, tecnología aeroespacial, etc.


Se trata de materiales polivalentes que permiten aportar cualidades secundarias diversas en función de la composición estructural. Su singularidad permite simplificar muchos procesos y sistemas. Además, mediante la combinación de estos materiales, se pueden generar estructuras y procesos capaces de autodiagnosticarse, modificarse, etc. Así, su comportamiento puede ser muy diverso, pudiendo reaccionar ante una amplia variedad de fenómenos físicos y químicos, tales como la temperatura, humedad, radiaciones solares, presión, etc.

 

Clasificación y aplicaciones:

 

Materiales electro y magnetoactivos: 

 

Son materiales que actúan o reaccionan ante cambios eléctricos o magnéticos ampliamente empleados en el desarrollo de sensores. También, los nuevos productos, en base a materiales poliméricos conductores, han dado paso a los EAP (Electro Active Polymers), cuyo desarrollo abre paso a los sistemas biónicos; músculos artificiales y mecanismos orgánicos artificiales.

 

Materiales piezoeléctricos: 


Son materiales con la capacidad para convertir la energía mecánica en energía eléctrica y viceversa, se aplican en sensores y actuadores, vibradores, zumbadores, micrófonos, etc. En la actualidad además de los cerámicos, existen polímeros piezoeléctricos como el PVDF, que en forma de films son fácilmente incorporados a plásticos y composites.

 

Materiales electro y magnetorreológicos: 


Son materiales capaces de alterar sus propiedades reológicas ante variaciones del campo. Se trata de suspensiones de partículas micrométricas magnetizables en fluidos de distintas naturalezas (aceites hidrocarburos, silicona o agua), que de forma rápida y reversible aumentan su viscosidad bajo la aplicación de campos magnéticos. Existen aplicaciones por ejemplo en los amortiguadores variables en base a fluidos magnetorreológicos MRF.

 

Materiales fotoactivos:


Caracterizados por ser electroluminiscentes, fluorescentes, fosforescente o luminiscentes, que actúan emitiendo luz. Se aplican a sistemas de señalización y seguridad. En el caso de los electroluminiscentes, emiten luz fría y su disposición en forma de film (lámparas planas) se está combinando en piezas plásticas mediante técnicas como IMD (In Mold Decoration) para realizar piezas 3D que emiten luz propia.

 

Materiales cromoactivos: 


Termocrómicos, fotocrómicos, piezocrómicos, electrocrómicos, etc. Son materiales que modifican su color ante cambios de temperatura, luz, presión o una diferencia de potencial eléctrico. Los termocrómicos se aplican a etiquetas de control de temperatura (cadena de frío), artículos de hogar (envases microondas, sartenes, mangos), juguetes (cromos que al frotar muestran una imagen), etc.

 

Materiales con memoria de forma: 


Se definen como aquellos materiales capaces de “recordar” su forma y volver a la misma incluso después de haber sido deformados. Este efecto de memoria de forma se puede producir por un cambio térmico o magnético.

 

La estructura de este tipo de materiales puede ser de origen metálico u orgánico.

 

Las aleaciones metálicas (SMA), más conocidas son las aleaciones de níquel-titanio, cuyo nombre comercial es Nitinol, y que responden ante campos térmicos. Si a través de un conductor SMA, se hace pasar una corriente eléctrica hasta calentarlo a una temperatura determinada, se encogerá hasta un 6% de su longitud, y si se enfría por debajo de la temperatura de transición recupera su longitud inicial. Se emplean en medicina para cánulas intravenosas, sistemas de unión y separadores, alambres dentales en ortodoncia, músculos artificiales, resortes, tiradores, válvulas de control de temperatura para duchas, cafeteras, sistemas de unión y separación controlados, etc.

 

Para evaluar la respuesta activa de los materiales inteligentes frente a las variaciones ambientales, se utilizan las cámaras climáticas de simulación, capaces de reproducir diversas condiciones de frio, calor, humedad, radiaciones solares, variaciones de presión, lluvia, atmósferas controladas, etc.

 

www.cci-calidad.com

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