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Los Materiales Inteligentes

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Rene Flores

on 21 September 2012

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Transcript of Los Materiales Inteligentes

Los Materiales Inteligentes Clasificación . Introducción Los sistemas inteligentes tienen su origen en un
campo de investigación que tiene como visión
dispositivos y materias que pudieran imitar
los sistemas muscular y nervioso humanos. La idea esencial es producir sistemas no biológicos que logren la funcionalidad óptima de los sistemas biológicos a través de la emulación de sus capacidades adaptativas y diseños integrados Introducción Breve historia Proceso de manufactura Aplicaciones Hoy en día la innovación es más fuerte que nunca. Las nuevas tecnologías y aplicaciones se están difundiendo en todos los campos de la ciencia. Consecuentemente, se han incrementado tremendamente las necesidades y expectativas para aplicaciones de ingeniería y el panorama de las tecnologías inteligentes son muy prometedoras. La revolución industrial fue uno de los factores históricos que impulso la creación de materiales producidos en serie y en consecuencia la creación de nuevas tecnologías para ello. El desarrollo de materiales inteligentes se debe principalmente al desarrollo de tecnologías que permiten cada vez mas entender el mundo subatómico y como manipularlo. La primera observación registrada de transformación material inteligente se hizo en 1932 en oro-cadmio pero no fue hasta 1962 que, Beehler y colaboradores encontraron la transformación y asistente efecto de memoria de forma en níquel-titanio (Nitinol) en el Laboratorio de Ordenanza Naval. Por definición, los materiales y estructuras inteligentes constituyen
sistemas con sensores y actuadores que están, de alguna forma,
embebidos o adjuntos al sistema para formar una parte integral de él.
El sistema y sus componentes relaciones forman una entidad
que actuara y reaccionara de una manera predefinida.
Son materiales que poseen capacidades intrínsecas como lo son: • Responder a estímulos y cambios ambientales.
• Activar sus funciones de acuerdo a estos cambios. De Aleaciones con memoria de forma Clasificación de los materiales inteligentes. •Piezoeléctricos: Cuando se someten a una carga eléctrica,
sufren un cambio mecánico, y viceversa. • Magnetoestrictivos. Cuando son sometidos a campos magnéticos y viceversa, estos materiales sufren un esfuerzo mecánico inducido. Consecuentemente, puede ser usados como sensores y/o actuadores. Por ejemplo el Terfenol-D •Aleaciones con Memoria de Forma: Cuando se someten a un campo térmico, estos materiales sufren transformaciones de fase que producen cambios de forma. •Fibras Ópticas: Fibras que usan modulación de intensidad, fase, frecuencia o polarización para medir esfuerzo, temperatura, campos magnéticos y eléctricos, presión y otra cantidad medibles. Son excelentes sensores. •Materiales con funciones agregadas:
Todos los materiales sensores que puedan detectar ciertas señales, ajustar sensibilidad de acuerdo a cambios ambientales, o restaurar sensibilidad degradada. •Materiales catalíticos que puedan detectar el progreso de una reacción o distinguir la reacción de un producto. •Materiales textiles que puedan detectar una variedad de señales del cuerpo humano y las condiciones ambientales para permitir mayor comodidad Formado Soldadura Tratamiento térmico Fundición Maquinado Fabricación del metal Tener cerca de cincuenta por ciento de Ti en el Nitinol fundido es altamente reactivo y debe ser procesado en vacío.
Tanto en el Proceso de Fundición por Inducción en vacío (VIM) como en el proceso de Fundición de arco consumible en vacío (VAR) son procesos comúnmente usados en producción. La temperatura de transformación puede ser controlada dentro de + / - 5 ° C en un lingote procesado por Fundición por Inducción en vacío (VIM).
En el proceso VAR, electrodos consumibles de Nitinol se funden y se solidifican en un molde de cobre refrigerado por agua. Lingotes de 1.000 Kg y 14 pulgadas (35,5 cm) de diámetro son rutinariamente producidos utilizando el proceso VIM / VAR fusión doble Después de derretirse, el lingote de Nitinol usualmente se forja y rola en una barra o losa a temperaturas altas. Se ha experimentado la extrusión de tubos del Nitinol entre 850 y 950C grados centígrados con buenos resultados. El trabajo en frio del Nitinol es difícil debido a que la aleación se endurece rápidamente Como aleaciones de memoria de forma, si la parte no está restringida durante el tratamiento térmico, la forma se recuperará en parte a la configuración original. Para lograr propiedades optimizadas, se deben utilizar materiales con 30-40% de trabajo en frío retenido antes del tratamiento térmico. Materiales Superelásticas de Nitinol son típicamente tratados con calor en las proximidades de 500 ° C. Aunque es difícil y causa desgaste de la herramienta significativa, Nitinol se puede mecanizar con técnicas convencionales tales como fresado, torneado y taladrado. Soldar el Nitinol se ha llevado a cabo de una manera
ecxitosa usando láser de CO2, con electrodos de tungsteno
gas inerte (TIG) y soldadura por resistencia bajo una
atmósfera protectora de Argón o Helio.

Unir el Nitinol con metales diferentes es todavía más difícil.
soldarlo con acero inoxidable es especialmente difícil debido
la formación de compuestos frágiles intermetalicos. En este
caso se utiliza soldadura por arco eléctrico usando una
interfaz de tantalio. Industria Automotriz y Aeroespacial En industrias aeroespacial o en la industria automotriz los materiales inteligentes se han empleado para suprimir vibraciones en sistemas ópticos espaciales, suspensiones de vehículos empleando amortiguadores viscosos basados en fluidos electrorreológicos o hasta en control de vibraciones en edificios utilizando amortiguador magnetorreológico bajo cargas sísmicas En la industria aeroespacial se han empleado aleaciones de memoria de forma en mecanismos para desplegar antenas, paneles solares o incluso satélites. Medicina El Nitinol puede emplearse para fabricar alambres superelásticos que se pueden tejer en formas cilíndricas para varios usos. Una de las aplicaciones más habituales son los stents vasculares para reforzar los vasos sanguíneos. Existen y se comercializan gafas cuyas monturas están construidas con una aleación de memoria de forma. De esta manera si la montura resulta deformada o doblada se puede recuperar su forma inicial tan solo calentándola. El material en el cual estas gafas están fabricadas es una aleación de titanio denominada Titanflex.
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