Los materiales inteligentes , también llamados materiales inteligentes o sensibles, [1] [ página necesaria ] son materiales diseñados que tienen una o más propiedades que pueden cambiarse significativamente de manera controlada por estímulos externos, como estrés , humedad, campos eléctricos o magnéticos , luz, temperatura , pH o compuestos químicos. Los materiales inteligentes son la base de muchas aplicaciones, incluidos sensores y actuadores , o músculos artificiales , particularmente como polímeros electroactivos (EAP). [2] [ página necesaria] [3] [ página necesaria ] [4] [ página necesaria ] [5] [ página necesaria ] [6] [ página necesaria ] [7] [ página necesaria ]
Los términos utilizados para describir materiales inteligentes incluyen material con memoria de forma (SMM) y tecnología de memoria de forma (SMT). [8]
Tipos
Hay varios tipos de material inteligente, de los cuales ya son comunes. Algunos ejemplos son los siguientes:
- Los materiales piezoeléctricos son materiales que producen un voltaje cuando se aplica tensión. Dado que este efecto también se aplica de manera inversa, un voltaje a través de la muestra producirá tensión dentro de la muestra. Por lo tanto, se pueden fabricar estructuras diseñadas adecuadamente hechas de estos materiales que se doblen, expandan o contraigan cuando se aplica un voltaje.
- Aleaciones con memoria de forma y polímeros con memoria de forma son materiales en los que gran deformación se puede inducir y recuperados a través de los cambios de temperatura o cambios de estrés ( pseudoelasticidad ). El efecto de memoria de forma se debe al cambio de fase martensítica y a la elasticidad inducida respectivamente a temperaturas más altas.
- Los materiales fotovoltaicos u optoelectrónicos convierten la luz en corriente eléctrica.
- Los polímeros electroactivos (EAP) cambian su volumen por voltaje o campos eléctricos.
- Los materiales magnetoestrictivos exhiben un cambio de forma bajo la influencia del campo magnético y también exhiben un cambio en su magnetización bajo la influencia de la tensión mecánica.
- Las aleaciones con memoria de forma magnética son materiales que cambian de forma en respuesta a un cambio significativo en el campo magnético.
- Polímeros inorgánicos inteligentes que muestran propiedades ajustables y sensibles.
- Los polímeros sensibles al pH son materiales que cambian de volumen cuando cambia el pH del medio circundante.
- Los polímeros sensibles a la temperatura son materiales que experimentan cambios con la temperatura.
- Los materiales halocrómicos son materiales de uso común que cambian de color como resultado del cambio de acidez. Una aplicación sugerida es para pinturas que pueden cambiar de color para indicar corrosión en el metal debajo de ellas.
- Los sistemas cromogénicos cambian de color en respuesta a cambios eléctricos, ópticos o térmicos. Estos incluyen materiales electrocrómicos , que cambian de color u opacidad con la aplicación de un voltaje (p. Ej., Pantallas de cristal líquido ), los materiales termocrómicos cambian de color según su temperatura y los materiales fotocrómicos , que cambian de color en respuesta a la luz, por ejemplo, Gafas de sol sensibles a la luz que se oscurecen cuando se exponen a la luz solar intensa.
- Los ferrofluidos son fluidos magnéticos (afectados por imanes y campos magnéticos).
- Los materiales fotomecánicos cambian de forma bajo exposición a la luz.
- La policaprolactona (polimorfo) se puede moldear por inmersión en agua caliente.
- Los materiales de autorreparación tienen la capacidad intrínseca de reparar los daños causados por el uso normal, ampliando así la vida útil del material.
- Los elastómeros dieléctricos (DE) son sistemas de materiales inteligentes que producen grandes deformaciones (hasta un 500%) bajo la influencia de un campo eléctrico externo.
- Los materiales magnetocalóricos son compuestos que experimentan un cambio reversible de temperatura al exponerse a un campo magnético cambiante.
- Los recubrimientos inteligentes autorreparables curan sin intervención humana. [9] [10]
- Los materiales termoeléctricos se utilizan para construir dispositivos que convierten las diferencias de temperatura en electricidad y viceversa .
- Los materiales que responden a la quimioterapia cambian de tamaño o volumen bajo la influencia de compuestos químicos o biológicos externos. [11]
Los materiales inteligentes tienen propiedades que reaccionan a los cambios en su entorno. Esto significa que una de sus propiedades puede cambiar por una condición externa, como temperatura, luz, presión, electricidad, voltaje, pH o compuestos químicos. Este cambio es reversible y puede repetirse muchas veces. Existe una amplia gama de diferentes materiales inteligentes. Cada uno ofrece diferentes propiedades que se pueden cambiar. Algunos materiales son muy buenos y cubren una amplia gama de escalas.
Ver también
- Polímeros inteligentes
- Materia programable
- Sensores
- Actuadores
- Músculos artificiales
Referencias
- ^ Bengisu, Murat; Ferrara, Marinella (2018). Materiales que se mueven: materiales inteligentes, diseño inteligente . Springer International Publishing. ISBN 9783319768885.
- ^ Shahinpoor, Mohsen; Schneider, Hans-Jorg, eds. (2007). Materiales inteligentes . Publicaciones RSC. ISBN 978-0-85404-335-4.
- ^ Schwartz, Mel, ed. (2002). Enciclopedia de materiales inteligentes . John Wiley e hijos. ISBN 9780471177807.
- ^ Nakanishi, Takashi (2011). Materia blanda supramolecular: aplicaciones en materiales y electrónica orgánica . John Wiley e hijos. ISBN 9780470559741.
- ^ Gaudenzi, Paolo (2009). Estructuras inteligentes: comportamiento físico, modelado matemático y aplicaciones . John Wiley e hijos. ISBN 978-0-470-05982-1.
- ^ Janocha, Hartmut (2007). Adaptronics y estructuras inteligentes: conceptos básicos, materiales, diseño y aplicaciones (2ª, edición revisada). Saltador. ISBN 978-3-540-71967-0.
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- ^ Tatiya, Pyus D .; Hedaoo, Rahul K; Mahulikar, Pramod P .; Gite, Vikas V. (16 de enero de 2013). "Nuevas microcápsulas de poliurea con monómero funcional dendrítico: síntesis, caracterización y su uso en revestimientos de poliuretano autocurativos y anticorrosivos". Investigación en Química Industrial e Ingeniería . 52 (4): 1562-1570. doi : 10.1021 / ie301813a .
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enlaces externos
- Serie de libros de materiales inteligentes , Royal Society of Chemistry