Material inteligente

Los materiales inteligentes , también llamados materiales inteligentes o responsivos, ^[1]^{[ página necesaria ]} son materiales diseñados que tienen una o más propiedades que pueden cambiarse significativamente de manera controlada por estímulos externos, como estrés , humedad, campos eléctricos o magnéticos , luz, temperatura , pH o compuestos químicos. ^[2]^[3] Los materiales inteligentes son la base de muchas aplicaciones, incluidos sensores y actuadores , o músculos artificiales , particularmente como polímeros electroactivos (EAP). ^[4]^{[ página necesaria ]}^[5]^{[ página necesaria ]}^[6]^{[ página necesaria ]}^[7]^{[ página necesaria ]}^[8]^{[ página necesaria ]}^[9]^{[ página necesaria ]}

Tipos

Existen varios tipos de materiales inteligentes, de los cuales ya son comunes. Algunos ejemplos son los siguientes:

Los materiales piezoeléctricos son materiales que producen un voltaje cuando se les aplica tensión. Dado que este efecto también se aplica de manera inversa, un voltaje a través de la muestra producirá tensión dentro de la misma. Por lo tanto, se pueden fabricar estructuras diseñadas adecuadamente a partir de estos materiales que se doblen, se expandan o se contraigan cuando se les aplica un voltaje.
Las aleaciones con memoria de forma y los polímeros con memoria de forma son materiales en los que se pueden inducir y recuperar grandes deformaciones mediante cambios de temperatura o cambios de tensión ( pseudoelasticidad ). El efecto de memoria de forma se produce debido al cambio de fase martensítico y a la elasticidad inducida a temperaturas más altas, respectivamente.
Los materiales fotovoltaicos u optoelectrónica convierten la luz en corriente eléctrica.
Los polímeros electroactivos (EAP) cambian su volumen mediante voltaje o campos eléctricos.
Los materiales magnetoestrictivos exhiben un cambio de forma bajo la influencia del campo magnético y también exhiben un cambio en su magnetización bajo la influencia del estrés mecánico.
Las aleaciones con memoria de forma magnética son materiales que cambian su forma en respuesta a un cambio significativo en el campo magnético.
Polímeros inorgánicos inteligentes que muestran propiedades adaptables y reactivas.
Los polímeros sensibles al pH son materiales que cambian de volumen cuando cambia el pH del medio circundante. ^[10]
Los polímeros sensibles a la temperatura son materiales que experimentan cambios con la temperatura.
Los materiales halocromáticos son materiales de uso común que cambian de color como resultado de cambios de acidez. Una aplicación sugerida es para pinturas que pueden cambiar de color para indicar corrosión en el metal debajo de ellas.
Los sistemas cromogénicos cambian de color en respuesta a cambios eléctricos, ópticos o térmicos. Entre ellos se encuentran los materiales electrocrómicos , que cambian de color u opacidad al aplicar un voltaje (por ejemplo, las pantallas de cristal líquido ), los materiales termocrómicos cambian de color según su temperatura y los materiales fotocrómicos , que cambian de color en respuesta a la luz (por ejemplo, las gafas de sol sensibles a la luz que se oscurecen cuando se exponen a la luz solar intensa).
Los ferrofluidos son fluidos magnéticos (afectados por imanes y campos magnéticos).
Los materiales fotomecánicos cambian de forma al exponerse a la luz.
La policaprolactona (polimorfo) se puede moldear mediante inmersión en agua caliente.
Los materiales autorreparables tienen la capacidad intrínseca de reparar los daños causados por el uso normal, ampliando así la vida útil del material.
Los elastómeros dieléctricos (DE) son sistemas de materiales inteligentes que producen grandes deformaciones (hasta un 500 %) bajo la influencia de un campo eléctrico externo.
Los materiales magnetocalóricos son compuestos que experimentan un cambio reversible de temperatura al exponerse a un campo magnético cambiante.
Los materiales termoeléctricos se utilizan para construir dispositivos que convierten las diferencias de temperatura en electricidad y viceversa .
Los materiales quimiorresponsivos cambian de tamaño o volumen bajo la influencia de compuestos químicos o biológicos externos. ^[11]

Véase también

Referencias

^ Bengisu, Murat; Ferrara, Marinella (2018). Materiales que se mueven: materiales inteligentes, diseño inteligente . Springer International Publishing. ISBN 9783319768885.
^ Brizzi, Silvia; Cavozzi, Cristian; Storti, Fabrizio (29 de septiembre de 2023). "Materiales inteligentes para tectónica experimental: comportamiento viscoso de siliconas magnetorreológicas". Tectonofísica : 230038. doi :10.1016/j.tecto.2023.230038. ISSN 0040-1951.
^ Bahl, Shashi; Nagar, Himanshu; Singh, Inderpreet; Sehgal, Shankar (1 de enero de 2020). "Tipos de materiales inteligentes, propiedades y aplicaciones: una revisión". Materials Today: Actas . Conferencia internacional sobre aspectos de la ciencia e ingeniería de materiales. 28 : 1302–1306. doi :10.1016/j.matpr.2020.04.505. ISSN 2214-7853.
^ Shahinpoor, Mohsen; Schneider, Hans-Jorg, eds. (2007). Materiales inteligentes . Publicación RSC. ISBN 978-0-85404-335-4.
^ Schwartz, Mel, ed. (2002). Enciclopedia de materiales inteligentes . John Wiley and Sons. ISBN 9780471177807.
^ Nakanishi, Takashi (2011). Materia blanda supramolecular: aplicaciones en materiales y electrónica orgánica . John Wiley & Sons. ISBN 9780470559741.
^ Gaudenzi, Paolo (2009). Estructuras inteligentes: comportamiento físico, modelado matemático y aplicaciones . John Wiley & Sons. ISBN 978-0-470-05982-1.
^ Janocha, Hartmut (2007). Adaptrónica y estructuras inteligentes: fundamentos, materiales, diseño y aplicaciones (2.ª edición revisada). Springer. ISBN 978-3-540-71967-0.
^ Schwartz, Mel (2009). Materiales inteligentes . CRC Press. ISBN 9781420043723.
^ Bordbar-Khiabani A, Gasik M. "Hidrogeles inteligentes para sistemas avanzados de administración de fármacos". Revista Internacional de Ciencias Moleculares . 23 (7): 3665. doi : 10.3390/ijms23073665 .
^ Materiales quimiorresponsivos/Estimulación por señales químicas y biológicas , Schneider, H.-J.; Ed:, ( 2015 ) The Royal Society of Chemistry, Cambridge https://dx.doi.org/10.1039/97817828822420

Enlaces externos

Serie de libros sobre materiales inteligentes, Royal Society of Chemistry