Nuevos materiales, usos y aplicaciones.

Materiales inteligentes

Hoy en día, gracias a la popularidad que ha ido adquiriendo a lo largo de estos últimos años, 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.

No existe un consenso a la hora de aplicar este término a un material o estructura, pero si existe un acuerdo en cuanto a ciertos criterios o rasgos comunes que deben presentar los llamados materiales o estructuras inteligentes:

• Estos materiales, de manera intrínseca o embebida, presentan sensores de reconocimiento y medida de la intensidad del estímulo ante el que reaccionará el material.

• A su vez presentan “actuadores”, embebidos o intrínsecos, que responden ante dicho estímulo.

• Para controlar la respuesta de una forma predeterminada presentan mecanismos de control y selección de la respuesta.

• El tiempo de respuesta es corto.

• El sistema regresa a su estado original tan pronto como el estímulo cesa.

Si se tienen en cuenta estos puntos genéricos, se podría adoptar como definición de sistema inteligente la siguiente: “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”.

Dentro de este tipo de materiales se encuentran los piezoelectricos

Desarrollo nuevos materiales piezoeléctricos

19-May-2008

Los materiales piezoeléctricos de base polimérica están siendo objeto de gran interés en el mundo industrial porque posibilitan su uso en nuevas aplicaciones como el sector transporte y aeronáutico, entre otros. Una definición clásica de piezoelectricidad -término griego para electricidad por presión- es la generación de polarización eléctrica de un material como respuesta a una tensión mecánica. Este fenómeno se conoce como efecto directo o efecto generador y se aplica fundamentalmente en la fabricación de sensores (vibradores de móviles, mecheros, etc.). Los materiales piezoeléctricos, utilizados también en actuadores, experimentan en este caso el efecto inverso o efecto motor, es decir, una deformación mecánica por aplicación de una señal eléctrica. A lo largo de las últimas cuatro décadas se han utilizado como materiales piezoeléctricos las cerámicas tipo perovskita (cerámicas de titanato de zirconio y plomo), principalmente en aplicaciones acústicas, entre otros motivos, por su alto módulo elástico, su elevada constante dieléctrica y sus bajas pérdidas dieléctricas y elásticas. Sin embargo, aunque también han sido utilizados con éxito en otras muchas aplicaciones, las cerámicas piezoeléctricas presentan un número importante de limitaciones como bajas deformaciones, fragilidad y una alta densidad de masa que los convierten en materiales problemáticos para su aplicación en sectores como el aeronáutico o el eléctrico-electrónico. Estas limitaciones pueden ser superadas en aplicaciones específicas utilizando materiales piezoeléctricos poliméricos en lugar de cerámicos. Actualmente, el único polímero piezoeléctrico que existe en el mercado es el polifluoruro de vinilideno (PVDF). Este polímero semicristalino se caracteriza por presentar muy buenas propiedades piezoeléctricas sólo hasta 90 ºC. De ahí, el interés por sintetizar nuevos polímeros piezoeléctricos capaces de mantener sus propiedades a mayor temperatura. Ejecutivos de Gaiker(Centro Tecnológico cuya misión es la Investigación y la prestación de Servicios Tecnológicos e Innovadores a las empresas) han señalado que desarrollan los polímeros piezoeléctricos amorfos para poder ser empleados en condiciones de temperatura extremas donde los polímeros semicristalinos no pueden ser utilizados. Para ello, y después de un trabajo previo con diferentes materiales, se optó por el uso de poliimidas debido a sus excelentes propiedades térmicas, mecánicas y dieléctricas. Se han incorporado diferentes grupos dipolares (-CN, -SO2-, -CF3) en la molécula, variando el número y la posición de dichos grupos con el fin de modelizar sus propiedades físicas y, como consecuencia, sus propiedades piezoeléctricas. Además, se ha determinado que el valor de la temperatura de transición vítrea es fundamental para estas poliimidas ya que determina la temperatura a la que las propiedades piezoeléctricas se pierden. Concretamente, este tipo de polímeros presentan estabilidad piezoeléctrica hasta temperaturas de 150ºC y no empiezan a degradar hasta temperaturas por encima de 400 ºC.