Materiales Inteligentes

1. Introducción.
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.
Los materiales o estructuras inteligentes debenpresentar ciertos criterios o rasgos comunes:
• Sensores de reconocimiento y medida de la intensidad del estímulo ante el que reaccionará el material.
• Actuadores (elementos que pueden provocar un efecto sobre un proceso automatizado) intrínsecos, que responden ante dicho estímulo.
• Mecanismos de control y selección de la respuesta.
• Un tiempo de respuesta corto.
• El sistema regresa a suestado 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 devolver a su estado original tan pronto como el estímulo cesa”.




2. Materiales con memoria de forma.
Bajo el término de materiales con memoria de forma existen cuatro clases diferentes, según la naturaleza, o del material en sí, o del estímulo externo al que responden. Las cuatro clases en las que se pueden dividir son:
• Aleaciones con Memoria de Forma (SMAs).
• Polímeros con Memoriade Forma (SMPs).
• Cerámicas con Memoria de Forma (SMCs).
• Aleaciones Ferromagnéticas con Memoria de Forma (FSMAs).


Los materiales con memoria de forma en el campo térmico (aleaciones y polímeros) presentan dos fases diferentes. A baja temperatura, la fase se denomina martensita y a alta, austenita. En la fase de martensita el material es más maleable y fácil de trabajar que en la deaustenita.

Calentando el material hasta una temperatura en la que todo él sea austenita, le podemos dar la forma que queremos que recuerde posteriormente. Después se enfría hasta que todo el material se haya transformado en martensita. Esta transformación ocurre sin que se produzca cambio de la forma del material, pero como esta fase es muy maleable la forma se puede cambiar fácilmente. Estanueva forma se mantiene mientras el material no se vuelva a calentar.

Al calentar de nuevo y volverse a producir la transformación a austenita, el material vuelve a recuperar la forma que tenía inicialmente. Evidentemente, las temperaturas a las que se producen estas transformaciones varían en función del tipo de aleación y este comportamiento puede modificarse mediante adecuados tratamientostérmicos y mecánicos del material.
A parte de las aleaciones y los polímeros, las cerámicas completan las tres grandes familias de materiales sólidos. Una definición general de cerámica podría ser la siguiente: materiales inorgánicos, no metálicos, que se producen habitualmente empleando arcillas y otros minerales naturales o procesados químicamente. Estas cerámicas inteligentes, normalmente, soncerámicas basadas en ZrO2, pero existen otros ejemplos basados en niobato de magnesio.
Por último, hay que mencionar la aparición de una nueva clase de materiales que sufren el efecto de memoria de forma bajo la aplicación de diferentes campos. En este caso el comportamiento es similar al de las aleaciones con memoria de forma (SMAs) pero el estímulo al que responden, en vez de ser la temperatura,es el campo magnético aplicado. Estos materiales son conocidos como Aleaciones Ferromagnéticas con Memoria de Forma (FSMAs).
3. Materiales electro y magnetoactivos.
Estos materiales experimentan cambios en sus propiedades físicas ante la presencia o aplicación de un campo eléctrico o magnético.
Entre estos materiales se encuentran los fluidos “inteligentes”. Estos fluidos presentan la...