Materiales con memoria de forma magnética

Materiales con memoria de forma

En la transformación martensítica los átomos se reorganizan
entre dos fases cristalinas. La posibilidad de moldear el material en
ambas fases permite el cambio de forma de una a otra con la
aplicación de una cierta temperatura o un campo magnético externo.
Una propiedad muy interesante para la ciencia actual.

Ciencias de los materiales
4º Química

1MATERIALES CON MEMORIA DE FORMA MAGNÉTICA
Los materiales con memoria de forma tienen la capacidad de recobrar una forma
previamente definida cuando se les somete al tratamiento adecuado.
Lo que hace posible este comportamiento es una transformación martensítica: un
cambio de fase de cristalización que ocurre sin difusión atómica, es decir, sin desplazamientos
atómicos debido a un cambiobrusco en la temperatura que impide que haya tiempo suficiente
para ello dando lugar a un drástico cambio en la estructura del cristal sin cambiar su orden ni
composición. La transformación es reversible, las configuraciones atómicas originales se
pueden recuperar aunque para ello es necesario sobrepasar la temperatura Ms (temperatura a
la que se dio la transformación martensítica).

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Elfenómeno fue observado por primera vez en aleaciones Níquel-Titanio (NITINOL), que
entran en el grupo de los llamados “materiales con memoria de forma térmica”.
En este tipo de material se realiza un rápido
enfriamiento que sitúa al material por debajo de su
temperatura crítica, es decir, en la fase martensítica.
En un cambio de estructura sólido-sólido se produce
un cambio de volumen, portanto, el material debe
acomodar un volumen mayor. Esto es posible gracias a
que genera diferentes orientaciones cristalográficas
(variantes). En este punto el material es maleable
debido a la superelasticidad generada por el
movimiento de dichas variantes y aplicando un
esfuerzo se favorecen unas variantes frente a otras de
manera que es posible deformar “plásticamente” el
material. Tras uncalentamiento se puede recuperar la
fase inicial o primitiva, recobrando la simetría perdida.
El problema que presenta este tipo de materiales es que, para muchas aplicaciones, un
cambio no previsto en el entorno, puede provocar una transformación indeseada de la
estructura, además de ser transformaciones excesivamente lentas para otras muchas
aplicaciones. Es por este motivo por el que sedesarrollan los materiales con memoria de
forma magnética. Una alternativa que puede ser controlada exclusivamente por un campo
magnético externo.
En las aleaciones con memoria de forma magnética se aprovecha la elevada anisotropía
magnética de su fase martensítica, o lo que es lo mismo, el impedimento que presentan estos
materiales al cambio en la dirección de su momento magnético.
Laaplicación de un campo magnético a un metal “normal” hace que sus momentos
magnéticos se orienten según la dirección del campo externo para minimizar de esta forma la
energía.

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Sin embargo, en un material con
memoria de forma magnética es más
favorable energéticamente cambiar la
variante antes de girar el momento
magnético dentro de cada una de las
orientaciones
cristalográficas
que
locomponen, lo que permite frecuencias de
actuación mucho más altas que mediante un
cambio de temperatura.
Además, se pueden conseguir deformaciones de hasta el 10 por ciento en algunas fases
martensíticas moduladas. Es decir, se consiguen deformaciones mayores que las conseguidas
mediante magnetostricción.

La magnetostricción es un fenómeno por medio del cual un campo magnético externopuede cambiar las dimensiones de la muestra debido a las fuerzas magnéticas de atracción y
repulsión interatómicas de forma que la energía libre del material se haga mínima.
La diferencia entre magnetostricción y la memoria de forma magnética es evidente en
cuanto se conocen los materiales que sufren estos fenómenos microestructuralmente ya que,
en la magnetostricción son los dominios los que...