polimeros

Instituto Politécnico Nacional
"La Técnica al Servicio de la Patria”

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE INGENIERIA Y CIENCIAS SOCIALES ADMINISTRATIVAS








POLIMEROS CON MEMORIA DE FORMA












INTRODUCCION
En las últimas décadas, los materiales con memoria de forma han sido foco de atención en numerosos grupos de investigación y en algunos sectores dela industria debido a su excelente funcionalidad y las enormes posibilidades que ofrecen como materiales inteligentes. Desde un punto de vista más formal, el efecto de memoria de forma es la respuesta mecánica de un material debida a la aplicación de un estímulo externo. Los materiales con memoria de forma poseen una forma permanente que puede ser deformada hasta alcanzar una forma temporalestable. Esta forma temporal es retenida hasta que el material es expuesto a un estímulo apropiado, recuperándose la forma original. Aunque la temperatura es el estímulo más comúnmente utilizado, también puede obtenerse el efecto de memoria de forma mediante campos magnéticos, eléctricos, variaciones de pH o luz. El efecto de memoria de forma no es exclusivo de un tipo de material. De hecho, existenmateriales metálicos, cerámicos, poliméricos y compuestos con memoria de forma. Los polímeros con memoria de forma son una alternativa con numerosas ventajas, como su alta deformación elástica (deformaciones reversibles mayores de 200%), bajo coste, baja densidad, posible biocompatibilidad y biodegradabilidad.




GENERALIDADES
Para conseguir el efecto de memoria de forma en un polímerodebe existir una forma (macroscópica) permanente y al menos una forma temporal que sea reversible, de manera que a través de la aplicación del estímulo adecuado se recupere la forma original. Para comprender la evolución del efecto de memoria de forma en un polímero, es fundamental conocer la microestructura del material. Como es bien sabido, en todos los polímeros existe un cierto deslizamientoentre cadenas. Para evitarlo es necesario crear entrecruzamientos (físicos o químicos), que serán los que fijen la forma original permanente. Estas uniones permiten a las cadenas poseer una cierta elasticidad de origen entrópico, que es la fuerza impulsora para restaurar la forma permanente desde la forma transitoria. Por otra parte, es necesario tener una transición térmica reversible (Ttrans) quepermita fijar la forma temporal, de manera que sea capaz de contrarrestar la fuerza elástica que tiende a devolver al material a su forma original. Hasta ahora, la transición térmica responsable del efecto de memoria de forma ha sido una transición vítrea (Tg ) o una cristalización (Tm). Sin embargo, en nuestro grupo de investigación, la transición térmica que permite fijar la forma temporal delmaterial es una transición iónica (Ti), cuya naturaleza se explicará más adelante. El proceso de deformación hasta fijar la forma temporal se denomina proceso de programación. La forma permanente del polímero se deforma y calienta por encima de la temperatura de transición Ttrans. A continuación la muestra se enfría por debajo de Ttrans manteniendo la deformación, por lo que se fija la formatemporal. Estructuralmente, al bajar la temperatura por debajo de Ttrans, se forman dominios de segmentos de cadena (dominios semicristalinos o vitrificados) que actúan como puntos de unión en el estado deformado, de manera que la forma transitoria se mantiene estable. Si el material se calienta de nuevo por encima de Ttrans, los dominios desaparecen y se induce el efecto de memoria de formarecuperándose la forma original. Por tanto, las formas estables se obtienen siempre a temperaturas inferiores a la de transición, mientras que la evolución de una forma a otra y la recuperación de la forma original (el efecto de memoria de forma) se produce a temperaturas superiores a la de transición. Para cuantificar el efecto de memoria de forma de un material se utilizan ciclos de memoria de forma, a...