MATERIALES INTELIGENTES

DEFINICIÓN -“Sistema o material que presenta sensores, ’actuadores’ y mecanismos

de control, intrínsecos o embebidos, por los cuales es capaz de sentir un estímulo, de responder ante él de una forma predeterminada en un tiempo apropiado y de volver a su estado original tan pronto como el estímulo cesa”.  

-El término “inteligente” se ha adoptado como un modo válido de calificar y describir una clase de materiales que presentan la capacidad de cambiar sus propiedades físicas (rigidez, viscosidad, forma, color, etc.) en presencia de un estímulo concreto.

CARACTERISTICAS - Derivados de la nanotecnología

- Capacidad de cambiar su color, forma, o propiedades electrónicas en respuesta a cambios o alteraciones del medio o pruebas (luz, sonido, temperatura, voltaje).

- Equipados con sensores y controles. - Se comportan en forma similar a los sistemas biológicos. - Requieren de un arsenal de ayudas especiales. Estas ayudas incluyen

actuantes y motores, que se comporten de manera similar a los músculos; sensores, que funcionen como nervios, y memoria y redes computarizadas que representen al cerebro y a la columna vertebral.

 

TIPOSMateriales con memoria de forma

El efecto de memoria de forma puede describirse como la capacidad de un material para cambiar la forma debido a la aplicación de un estímulo externo.

Aleaciones con Memoria de Forma (Shape Memory Alloys, SMAs). Cerámicas con Memoria de Forma (Shape Memory Ceramics,

SMCs). Polímeros con Memoria de Forma (Shape Memory Polymers,

SMPs). Aleaciones Ferromagnéticas con Memoria de Forma

(Ferromagnetic Shape Memory Alloys, FSMAs).Las aleaciones metálicas, el efecto de memoria de forma se basa en

la transición que se produce entre dos fases sólidas, una de baja temperatura o martensítica y otra de alta temperatura o austenítica.

Los polímeros con memoria de forma: capacidad de recordar su forma original, relacionado con la combinación de la estructura y la morfología del polímero junto con el proceso y tecnología de programación de inclusión de la forma empleado.

Las cerámicas: materiales inorgánicos, no metálicos, que se producen empleando arcillas y minerales naturales o procesados químicamente.

Aleaciones Ferromagnéticas con Memoria de Forma (FSMAs) o Metales Magnetoelásticos: el estímulo al que responden, es el campo magnético aplicado.

Materiales electro y magnetoactivos Experimentan cambios en sus propiedades físicas ante la

presencia o aplicación de un campo eléctrico o magnético. Fluidos “inteligentes”: cambian su viscosidad aparente. Se

dividen en dos categorías dependiendo de la naturaleza del estímulo al que responden mediante un cambio en sus propiedades reológicas.

a)Partículas dispersas: el origen de la respuesta electroreológica es debido a la agregación de las partículas en suspensión provocada por la polarización de los materiales

b)Homogéneos: la ausencia de partículas pueden llegar a ser de gran utilidad para la microtecnología, permitiendo mayores miniaturizaciones.

Efecto electro reológico: cambio reversible de las propiedades reológicas de un fluido debido a la aplicación de un campo eléctrico.

Materiales magneto reológicos (MR): propiedades reológicas pueden ser variadas mediante la aplicación de campos magnéticos, se componen de partículas micrométricas magnéticamente permeables suspendidas en un medio no magnético, se produce una polarización inducida sobre las partículas suspendidas formando estructuras con forma de cadena debido a la interacción entre los diferentes dipolos inducidos. Cuanto mayor sea el campo magnético aplicado mayor será la energía mecánica necesaria para romper dichas estructuras, es decir, se genera una resistencia dependiente del campo.

Materiales Sólidos Magnetoreológicos: matriz polimérica sólida (elastoméricos o espumas). Debe presentar un módulo de Young bajo.

Material Piezoeléctrico: es la capacidad que tiene un material para convertir la energía mecánica en energía eléctrica y viceversa. Materiales sólidos cristalinos cuyas celdas unidad no poseen centros de simetría (por ejemplo el cuarzo y diferentes cerámicas policristalinas sintéticas).

Materiales Piezoeléctricos Poliméricos: -polifluoruro de vinilideno (PVDF)

- PVC - polifluoruro de vinilo

-copolímeros de trifluoroetileno - PVDF

Materiales Electroestrictivos: exhiben un esfuerzo mecánico cuando están sometidos a un campo eléctrico sufriendo únicamente procesos de elongación, independientemente de la dirección en la que se aplique el campo eléctrico

Materiales Magnetoestrictivos: se deforman bajo un campo magnético y generan un campo magnético cuando son sometidos a un esfuerzo mecánico.

Materiales foto y cromoactivos Materiales Cromoactivos: se producen

cambios de color como consecuencia de algún fenómeno externo (corriente

eléctrica, radiación UV o temperatura.)

 Materiales Fotoactivos: se producen cambios de diferente naturaleza como consecuencia de la acción de la luz o que son capaces de emitir luz como consecuencia de algún fenómeno externo.

Electroluminiscentes: emiten luz de diferentes colores cuando son estimulados por una corriente eléctrica.

Fluorescentes: son materiales semiconductores que producen luz visible como resultado de su activación con luz UV. 

Fosforescentes: materiales semiconductores que convierten la energía absorbida en luz emitida sólo detectable en la oscuridad. 

Presenta UNAM investigación sobre persianas inteligentes Los profesores de la FES Aragón, Jacinto Cortés y Alberto Reyes, mostraron en Polonia su propuesta que consiste en una persiana que abre y cierra de forma automática y se activa con el cambio de la temperatura ambiente NotimexEl UniversalCiudad de MéxicoDomingo 04 de noviembre de 2007

En el acto realizado en Varsovia, Polonia, los académicos del área de Ingenieria Mecánica Eléctrica mostraron su propuesta que consiste en una persiana que abre y cierra de forma automática y se activa con el cambio de la temperatura ambiente.

Este diseño llamó la atención de Estados Unidos, donde la tecnología de los materiales con memoria ya se distribuye, dijeron los profesores.

Si llegara a comercializarse podría emplearse en la construcción de edificios inteligentes o para la ventilación de motores automotrices que circulan en las zonas costeras de México, comentaron los investigadores Cortés y Reyes.

Mencionaron que los logros obtenidos en la investigación se deben en gran medida al Programa de Apoyo a Proyectos de Innovación y Mejoramiento de la Enseñanza (Papime), el cual apoya los proyectos para crear nuevos conocimientos destinados a los educandos.