Materiales con memoria de forma
Fig. 1: Programación de una respuesta física coordinada en sistemas poliméricos.Fig. 2: Subunidades controladas térmicamente para un comportamiento físico complejo.Fig. 3: Cuantificación de un efecto de memoria de forma unidireccional: Cuantificación de un efecto de memoria de forma reversible.Fig. 5: Morfologías de polímeros con memoria de forma.Fig. 6: Miniaturización de la tecnología de memoria de forma.Fig. 7: Tecnología de memoria de forma miniaturizada – comportamiento de recuperación y su cuantificación.Fig. 8: Aplicaciones en el mundo real.
Nat Rev Mater 4, 116-133 (2019).https://doi.org/10.1038/s41578-018-0078-8Download citaCompartir este artículoCualquier persona con la que compartas el siguiente enlace podrá leer este contenido:Obtener enlace compartibleLo sentimos, actualmente no está disponible un enlace compartible para este artículo.Copiar al portapapeles
Recuperación reprogramable y comportamiento de actuación de polímeros con memoria de forma
Los polímeros con memoria de forma son un área apasionante de la innovación en polímeros. En esencia, son materiales que pueden “recordar” la forma que tenían y volver a ella cuando se les aplica algún estímulo, como el calor o la luz.
El abanico de aplicaciones de estos materiales es enorme y abarca la medicina, la industria, la electrónica y los textiles, entre otros, y el desarrollo en todos estos ámbitos sigue en marcha en laboratorios de todo el mundo.
Como su nombre indica, son materiales que tienen “memoria” de su forma. En concreto, son capaces de volver a su forma original después de haber sido deformados de alguna manera. Pueden volver a su forma original cuando se les aplica un determinado estímulo. Este estímulo puede ser el calor o la luz, por ejemplo.
Esta capacidad se conoce como efecto de memoria de forma (SME) y puede darse en aleaciones conocidas como aleaciones con memoria de forma (SMA) y en polímeros, en polímeros con memoria de forma (SMP), pero también es posible en híbridos con memoria de forma (SMH).
Todos ellos pertenecen a un conjunto más amplio de “materiales inteligentes”, también conocidos como materiales inteligentes o sensibles, que tienen una o más propiedades que se ven afectadas de forma controlada por algunos estímulos externos. En el caso de la memoria de forma, la propiedad que se ve afectada es su forma, al aplicar algún estímulo externo como la temperatura, la tensión, la humedad, el campo eléctrico o magnético, el pH, la luz o el compuesto químico.
Desventajas de los polímeros con memoria de forma
ResumenLos polímeros con memoria de forma (SMP) y sus materiales compuestos son materiales que responden a estímulos y que tienen las características únicas de ser ligeros, de gran deformación, de rigidez variable y de biocompatibilidad. Este artículo revisa el estado de la investigación de los modelos mecánicos de los SMP, los nanocompuestos con memoria de forma y los compuestos de polímeros con memoria de forma (SMPC); también presenta algunas estructuras desplegables espacialmente, como bisagras, vigas y antenas basadas en SMPC. Además, se resumen los tipos de deformación de las estructuras de impresión 4D y las posibles aplicaciones de esta tecnología en robots y dispositivos médicos.
En general, la bisagra se utiliza para proporcionar una fuerza motriz a la estructura desplegable en el espacio. Sin embargo, la bisagra mecánica convencional utiliza un muelle para generar la fuerza motriz, lo que provoca vibraciones durante el despliegue. El proceso de despliegue del SMPC es lento y puede evitar eficazmente estos problemas de vibración. El Composite Technology Development, Inc. (CTD) desarrolló una bisagra accionada térmicamente utilizando dos placas rectas de SMPC (como se muestra en la Fig. 5a) y optimizó la sección transversal del SMPC en forma de arco para obtener un mayor par de accionamiento (Fig. 5b) [25, 97, 98].La Figura 6a es una bisagra diseñada por Lan et al., que consiste en dos láminas de SMPC con una curvatura de \ {{circ }\}}, y es accionada por un calentador de película fina unido a la superficie del composite [99, 100]. Los experimentos han demostrado que cuando el voltaje de accionamiento es de 20 V, la temperatura de la superficie de la bisagra es de aproximadamente \(80, {^{circ }}\hbox {C}\), y el tiempo de despliegue completo de la bisagra es de 100 s (como se muestra en la Fig. 6b). Además, Lan et al. realizaron un experimento de verificación del despliegue en el suelo de un panel solar accionado por bisagra en una plataforma deslizante con un tiempo de despliegue completo de 80 s (como se muestra en la Fig. 6c).
Ejemplos de polímeros con memoria de forma
Los polímeros con memoria de forma son una clase emergente de polímeros que tienen la capacidad de cambiar a una forma diferente programada y luego volver a su forma original. Este cambio de forma suele estar provocado por algún estímulo externo como el calor, la luz, el magnetismo o la electricidad. Como los polímeros con memoria de forma pueden tener diferentes formas, tienen muchos usos potenciales, como las suturas que se atan solas, los implantes médicos y otras aplicaciones de alta tecnología. En esta actividad, los alumnos transformarán una goma elástica casera en un polímero con memoria de forma utilizando látex y ácido láurico. A continuación, los estudiantes tendrán que crear formas específicas con su polímero con memoria de forma, así como crear nuevas formas propias.
Utilizando ~ 10,0 mL de látex líquido, añade unos ~20,0 mL de vinagre doméstico. Coge y mezcla el látex y el vinagre. El látex se coagulará y formará un globo. Forma el glóbulo de látex en la forma de una pelota de goma. Ten cuidado porque el látex líquido saldrá a chorros si aprietas demasiado. Demuestra esta reacción y discute cómo se forma el polímero de látex.