El polímero con memoria de forma en el sector textil
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.
Polímeros electroactivos con memoria de forma
Los polímeros con memoria de forma (SMP) son materiales poliméricos inteligentes que tienen la capacidad de volver de un estado deformado (forma temporal) a su forma original (permanente) cuando son inducidos por un estímulo externo (disparador), como el cambio de temperatura[1].
Los SMP pueden conservar dos o a veces tres formas, y la transición entre ellas suele ser inducida por un cambio de temperatura. Además del cambio de temperatura, el cambio de forma de los SMP también puede ser provocado por un campo eléctrico o magnético,[3] la luz[4] o una solución[5]. Al igual que los polímeros en general, los SMP abarcan una amplia gama de propiedades, desde estables hasta biodegradables, desde blandas hasta duras, y desde elásticas hasta rígidas, dependiendo de las unidades estructurales que constituyen el SMP. Los SMP incluyen materiales poliméricos termoplásticos y termoestables (reticulados covalentemente). Se sabe que los SMP son capaces de almacenar hasta tres formas diferentes en la memoria[6]. Los SMP han demostrado tensiones recuperables superiores al 800%[7].
Dos cantidades importantes que se utilizan para describir los efectos de la memoria de forma son la tasa de recuperación de la deformación (Rr) y la tasa de fijación de la deformación (Rf). La tasa de recuperación de la deformación describe la capacidad del material para memorizar su forma permanente, mientras que la tasa de fijación de la deformación describe la capacidad de los segmentos de conmutación para fijar la deformación mecánica.
Filamento de polímero con memoria de forma
ResumenLas aleaciones metálicas y los polímeros con memoria de forma varían considerablemente sus propiedades, como las mecánicas, ópticas, eléctricas y de forma, tras la exposición a condiciones externas como la temperatura, la luz, el campo eléctrico, etc. Este capítulo ofrece detalles exhaustivos sobre los polímeros con memoria de forma (SMPs) y las aleaciones metálicas con memoria de forma (SMAs) junto con la aplicación y su mecanismo en diferentes condiciones de estímulo. Presenta una amplia revisión de los recientes progresos de los compuestos de SMPs y SMAs combinados con la viabilidad del diseño y la fabricación por varios métodos para diferentes aplicaciones.Palabras clave
Desventajas de los polímeros con memoria de forma
En metalurgia, una aleación con memoria de forma (SMA) es una aleación que puede deformarse en frío pero que vuelve a su forma predeformada (“recordada”) cuando se calienta. También puede denominarse metal con memoria, aleación con memoria, metal inteligente, aleación inteligente o alambre muscular [cita requerida].
Las piezas fabricadas con aleaciones con memoria de forma pueden ser alternativas ligeras y de estado sólido a los actuadores convencionales, como los sistemas hidráulicos, neumáticos y motorizados. También pueden utilizarse para realizar uniones herméticas en tubos metálicos.
Aunque los SMA basados en el hierro y el cobre, como el Fe-Mn-Si, el Cu-Zn-Al y el Cu-Al-Ni, están disponibles en el mercado y son más baratos que el NiTi, los SMA basados en el NiTi son preferibles para la mayoría de las aplicaciones debido a su estabilidad y viabilidad. [1][2][3] y un rendimiento termomecánico superior.[4] Los SMA pueden existir en dos fases diferentes, con tres estructuras cristalinas distintas (es decir, martensita maclada, martensita destensada y austenita) y seis transformaciones posibles.[5][6]
Las aleaciones de NiTi cambian de austenita a martensita al enfriarse; Mf es la temperatura a la que se completa la transición a la martensita al enfriarse. En consecuencia, durante el calentamiento, As y Af son las temperaturas a las que comienza y termina la transformación de martensita a austenita. El uso repetido del efecto de memoria de forma puede conducir a un desplazamiento de las temperaturas de transformación características (este efecto se conoce como fatiga funcional, ya que está estrechamente relacionado con un cambio de las propiedades microestructurales y funcionales del material)[7] La temperatura máxima a la que ya no se pueden inducir tensiones en los SMA se denomina Md, en la que los SMA se deforman permanentemente[8].