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Materiales Inteligentes

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by

sergio rodríguez

on 3 December 2013

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Transcript of Materiales Inteligentes

Materiales Inteligentes
Ventajas
Permiten ahorrar más energía gracias a sus características.
Son capaces de extender su vida útil por sí mismos.
¿Que son?
Son aquellos que poseen una o más propiedades que pueden ser modificadas por un estímulo externo (tales como tensión mecánica, temperatura, humedad, pH o campos eléctricos o magnéticos) de manera reversible.
Materiales piezoeléctricos
Producen un voltaje cuando se les aplica tensión mecánica. Este afecto también se produce de manera inversa, produciendo una tensión mecánica cuando se le aplica tensión eléctrica.
Materiales con efecto térmico de memoria
Tienen la capacidad de cambiar su forma o deformarse de forma controlada al alcanzar cierta temperatura.
Materiales con efecto magnético de memoria y con magnetostricción
Tienen la capacidad de cambiar su forma o deformare en forma controlada en presencia de campos magnéticos. Los segundos además tienen la propiedad inversa de modificar su magnetización bajo la presencia de tensión mecánica.
Polímeros sensitivos al pH
Varían su tamaño en respuesta a cambios en el pH del medio que los rodea.
Halocromía
La capacidad de variar su color como resultado del cambio de acidez (por lo tanto de pH).
Polímero electroactivo
Es un polímero que cambia sus propiedades en respuesta a la presencia de un campo eléctrico.
Los materiales piezoeléctricos se suelen utilizar como encendedores eléctricos o como sensores de vibración. Se pueden usar también en inyectores de combustible de combustión interna.
Los polímeros electroactivos se utilizan como actuadores y sensores. Otra de sus nuevas aplicaciones es para implantarlos en los músculos artificiales de robots.
Aplicaciones
La aplicación a la que se destina un material inteligente depende del tipo de material que sea
Los materiales con magnetostricción son utilizados para la construcción de actuadores y sensores
Los polímeros sensibles al pH se utilizan para terapia génica y manipulación celular.
Los materiales con efecto térmico de memoria son utilizados para aplicaciones médicas, como agujas intravenosas o implantes para cirugías; y aplicaciones parala vida diaria como textiles inteligentes o sellos para tuberías.
Grafeno
Desalinización del Agua
Cientificos del Departmento de Ciencia e Ingeniería de materiales del MIT desarrollan el método.
El famoso, extremadamente aclamado y milagroso nuevo material inteligente.

El material más fuerte y liviano de todos
El grafeno junto con sus hermanos, el diamante y el grafito, es un material de forma cristalina.
En este arreglo los átomos están acomodados de manera hexagonal, similar a la que presentan las colmenas
El grafeno podría ser descrito como una capa de grafito de un átomo de ancho

Métodos de Fabricación
Exfoliación
: en 2008 siendo fabricado por este método era el material más costoso del universo con un costo aproximado de $100,000,000/cm2

Epitación
: Con este método en 2009 el costo se redujo a $100/cm2

Propiedades

El grafeno difiere de la mayoría de los materiales de 3 dimensiones, en su forma Intrinseca, el grafeno presenta propiedades de semi-metalicas, es decir, como un semiconductor con cero cortes de banda. El entenidmiento de la estructura electronica del grafeno es un punto de inicio para comprender la estructura de banda del grafito.
En 1947 los cientificos se dieron cuenta que la relación momento-energía es lineal para niveles bajos de energía cerca de las seis esquinas del la zona hexago-bidimensional Brillouin, significando cero masa efectiva para los electrones y agujeros, debido a su dispersión lineal respecto a bajas energías, los electrones y agujeros cerca de estas seis esquinas se comportan como particulas relativistas como las describe la ecuación de Dirac.
Resultados experimentales demuestran que el grafeno tiene alta mobilidad de electrones a temperatura ambiente
La mobilidad no varía mucho de una temperatura de entre 10 K y 100 K
Las propiedades únicas del grafeno producen una inesperada alta opacidad para una capa de grosor átomico, absorbiendo 2.3% de luz , esto como consecuencia de su inusual estructura electronica de baja energía.
Aplicaciones
Pantallas flexibles :O
Utilizando grafeno como conductor en las pantallas de los dispositivos inteligentes y utilizando plásticos en lugar de vidrio podremos decir adiós a las pantallas rotas

Esquema del OLED de Grafeno
Alta compatibilidad con sistemas biomoleculares
Infinidad de aplicaciones biomédicas pueden ser desarrolladas

Demostraron que los nano-diametros del grafeno puen filtrar las móleculas de NaCl, utilizando dinámica clásica molecular
¿Pintura de grafeno?
Así es.
Cientificos de la universidad de Manchester han sido capaces de combinar grafeno con el metal de transición dichalcogenido, material que es tan delgado y sensible que puede absorber la luz del sol y puede producir energía tan eficientemente como las celdas fotovoltaicas.
El fin de las celdas fotovoltaicas que nunca terminaron de despegar

El fin de las celdas fotovoltaicas que nunca terminaron de despegar

Cientificos de la universidad de Manchester han sido capaces de combinar grafeno con el metal de transición dichalcogenido, material que es tan delgado y sensible que puede absorber la luz del sol y puede producir energía tan eficientemente como las celdas fotovoltaicas.
Celdas Fotovoltaicas RIP
Supercapacitores de Grafeno
PhD Richard Kaner y su estudiante Maher El-Kady han estado creando micro-supercapacitores que combinan habilidades de carga y descarga instantaneas 100 veces mejores que las baterias comunes.
Los investigadores aseguran que han demostrado que se puede fabricar a gran escala lo cual los haría baratos.

Otras aplicaciones no mencionadas a detalle porque el grafeno es el maestro de maestros y nos tomaría todo el día:
Circuitos Integrados
Transistores
Electrodos conductores transparentes
Amplificador de frecuencia
Moduladores ópticos
Aditivo en refrigerantes
Biodispositivos
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