Materiales Inteligentes
Páginas: 10 (2306 palabras)
Publicado: 27 de noviembre de 2013
Materiales inteligentes I
Introducción a los materiales del siglo XXI
Materiales y estructuras inteligentes
Lo que hace inteligente a un material es que cambios ocurran por diseño. Es decir, que éste cambio de propiedades persiga el cumplimiento de una funcionalidad para la cual el sistema fue diseñado.
Definición: un material inteligente es un sistema de ingeniería hecho por elhombre que mimetiza la habilidad de la naturaleza para reaccionar ante estímulos exteriores.
En cualquier caso la definición rigurosa de material inteligente implica multitud de dificultades.
Para muchos investigadores los materiales inteligentes no dejan de ser simples materiales que producen una respuesta proporcional a un estímulo exterior, pero que incluyen principios de adaptación yrealimentación.
También se establece una importante distinción entre materiales activos e inteligentes, en el sentido en el que los materiales realmente inteligentes se les debería exigir características como la de ser capaces de tomar decisiones o incluso autorepararse a ellos mismos.
Los materiales inteligentes y sobre todo las estructuras inteligentes son sistemas complejos quecontienen tanto componentes activos como pasivos.
La respuesta del sistema normalmente es una combinación de las características de los componentes activos y pasivos.
La cuestión de si el sistema debe considerarse como un material o una estructura inteligente es a menudo una cuestión de escala. Desde este punto de vista, las estructuras inteligentes pretenden imitar el comportamiento de lanaturaleza.
Al igual que en el caso de nuestros sentidos: vista, oído, olfato, gusto y tacto se han desarrollado análogamente sensores: ópticos, acústico-ultrasónicos, eléctricos, químicos y térmico-magnéticos. La respuesta de estos sensores es convertida en señales eléctricas y se transmite al centro de proceso de la información o unidad de control, cerebro.
El papel desempeñado por la unidad decontrol es la toma de decisiones en función de las señales de entrada detectadas por los sensores para posteriormente enviar las señales oportunas a los actuadores, músculos, para responder de acuerdo a la estrategia programada en la unidad de control (Figura1).
Actualmente las estructuras inteligentes carecen de una unidad de control en si misma como tal y las decisiones que se toman no dejande ser simples en su esencia.
Para dotar a la propia estructura de la capacidad de toma de decisiones es necesario embeber dentro de la propia estructura la unidad de control y de proceso de la información junto con los sensores y actuadores.
Con la tecnología MEMS (Sistemas Micro-Eléctrico-Mecánicos) se puede lograr esta toma de decisiones.
Clasificación de los materialesinteligentes
Clasificación basada en el fundamento físico de acuerdo a las siguientes características:
Piezoelectricidad,
Magnetoestricción,
Aleaciones de memoria de forma,
Fluidos reológicos,
Fibra óptica
Sistemas microelectromecánicos
Piezoelectricidad
El efecto piezoeléctrico se basa en que ante un proceso de deformación en el material se induce una polarización eléctrica que creauna diferencia de potencial eléctrico (efecto piezoeléctrico directo).
El efecto también existe en el sentido contrario. Es decir, ante la presencia de un campo eléctrico exterior el material se deforma y lo hace proporcionalmente al valor del campo eléctrico (efecto piezoeléctrico inverso). En la Figura 2 se muestra esquemáticamente el efecto piezoeléctrico.En los últimos años de la década de los 40 se desarrollaron materiales piezoeléctricos cerámicos basados en el titanato de bario que fueron empleados como elementos sensores de vibraciones mecánicas en sonares. Posteriormente se han desarrollado otras cerámicas y polímeros que presentan mejores propiedades y que se han convertido en los materiales piezoeléctricos más empleados.
Estos...
Introducción a los materiales del siglo XXI
Materiales y estructuras inteligentes
Lo que hace inteligente a un material es que cambios ocurran por diseño. Es decir, que éste cambio de propiedades persiga el cumplimiento de una funcionalidad para la cual el sistema fue diseñado.
Definición: un material inteligente es un sistema de ingeniería hecho por elhombre que mimetiza la habilidad de la naturaleza para reaccionar ante estímulos exteriores.
En cualquier caso la definición rigurosa de material inteligente implica multitud de dificultades.
Para muchos investigadores los materiales inteligentes no dejan de ser simples materiales que producen una respuesta proporcional a un estímulo exterior, pero que incluyen principios de adaptación yrealimentación.
También se establece una importante distinción entre materiales activos e inteligentes, en el sentido en el que los materiales realmente inteligentes se les debería exigir características como la de ser capaces de tomar decisiones o incluso autorepararse a ellos mismos.
Los materiales inteligentes y sobre todo las estructuras inteligentes son sistemas complejos quecontienen tanto componentes activos como pasivos.
La respuesta del sistema normalmente es una combinación de las características de los componentes activos y pasivos.
La cuestión de si el sistema debe considerarse como un material o una estructura inteligente es a menudo una cuestión de escala. Desde este punto de vista, las estructuras inteligentes pretenden imitar el comportamiento de lanaturaleza.
Al igual que en el caso de nuestros sentidos: vista, oído, olfato, gusto y tacto se han desarrollado análogamente sensores: ópticos, acústico-ultrasónicos, eléctricos, químicos y térmico-magnéticos. La respuesta de estos sensores es convertida en señales eléctricas y se transmite al centro de proceso de la información o unidad de control, cerebro.
El papel desempeñado por la unidad decontrol es la toma de decisiones en función de las señales de entrada detectadas por los sensores para posteriormente enviar las señales oportunas a los actuadores, músculos, para responder de acuerdo a la estrategia programada en la unidad de control (Figura1).
Actualmente las estructuras inteligentes carecen de una unidad de control en si misma como tal y las decisiones que se toman no dejande ser simples en su esencia.
Para dotar a la propia estructura de la capacidad de toma de decisiones es necesario embeber dentro de la propia estructura la unidad de control y de proceso de la información junto con los sensores y actuadores.
Con la tecnología MEMS (Sistemas Micro-Eléctrico-Mecánicos) se puede lograr esta toma de decisiones.
Clasificación de los materialesinteligentes
Clasificación basada en el fundamento físico de acuerdo a las siguientes características:
Piezoelectricidad,
Magnetoestricción,
Aleaciones de memoria de forma,
Fluidos reológicos,
Fibra óptica
Sistemas microelectromecánicos
Piezoelectricidad
El efecto piezoeléctrico se basa en que ante un proceso de deformación en el material se induce una polarización eléctrica que creauna diferencia de potencial eléctrico (efecto piezoeléctrico directo).
El efecto también existe en el sentido contrario. Es decir, ante la presencia de un campo eléctrico exterior el material se deforma y lo hace proporcionalmente al valor del campo eléctrico (efecto piezoeléctrico inverso). En la Figura 2 se muestra esquemáticamente el efecto piezoeléctrico.En los últimos años de la década de los 40 se desarrollaron materiales piezoeléctricos cerámicos basados en el titanato de bario que fueron empleados como elementos sensores de vibraciones mecánicas en sonares. Posteriormente se han desarrollado otras cerámicas y polímeros que presentan mejores propiedades y que se han convertido en los materiales piezoeléctricos más empleados.
Estos...
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