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Los materiales magnetoactivos son capaces de modificar su estructura en presencia de fuerzas electromagnéticas.
Algunas sustancias son capaces de emitir luz luego de haber sido expuestas a una fuente lumínica y se les denominan fotoactivas.
Los materiales que pueden recuperar su forma o estructura inicial son conocidos como materiales con memoria de forma.
Algunas aleaciones con memoria de forma pueden deformarse de manera extrema y volver a su estado original como una banda de hule.
Sustitución de miembros por prótesis articuladas.
Aunque nos puede resultar algo muy extraño, poco común o hasta de película, algunos metales tienen la particularidad de “recordar” algo que previamente han aprendido. Para ser más específicos, son capaces de recuperar su forma original tras haber sido sometidos a deformaciones previas.
Materiales inteligentes
En algunos países de Europa y Asia se están llevando a cabo una serie de investigaciones con el objetivo de implementar aleaciones con memoria de forma en carrocerías de auto, las cuales tienen la propiedad de poder recuperar una estructura previamente establecida gracias al paso de una corriente eléctrica. Dicho impulso eléctrico es generado por unos dispositivos o sensores localizados en distintos puntos del auto y que son activados cuando el riesgo de choque es inminente.
Esta nueva tecnología supone un gran avance en el área de seguridad automotriz, sin embargo podemos preguntarnos si un material puede tener inteligencia, y la respuesta va a depender de lo que entendamos por inteligencia, pues según la Real Academia de la Lengua Española la inteligencia consiste en la capacidad de percibir, memorizar, analizar, reflexionar y actuar al momento de resolver un problema. Actualmente, el término se ha hecho válido para calificar o describir materiales que son capaces de cambiar sus propiedades físicas y su estructura con la ayuda de un estímulo externo específico.
En la actualidad se estudia el uso de metales con memoria de forma en las carrocerías de los automóviles, que modifican su forma ante un accidente.
Características
Los materiales o estructuras que se consideran inteligentes suelen reunir las siguientes características:
Poseen sensores: En su estructura físico–química poseen una serie de sensores que les permiten reconocer estímulos determinados.
Poseen “Agentes de Actuación”: Contienen ciertos agentes que son capaces de reaccionar ante los estímulos de la manera en la que el fabricante lo ha preestablecido, es decir su respuesta se ha prediseñado y por lo tanto se tiene controlada.
Tiempo de respuesta: Los materiales inteligentes, al ser sometidos a un estímulo específico reaccionan en un tiempo determinado, el cual es por lo general muy corto, para garantizar una acción inmediata.
Relajación: Una vez finalizado el estímulo que da pie a la acción del material inteligente, éste entra en un estado de relajación mediante el cual regresa nuevamente a su estado original.
Los materiales inteligentes son aquellos que pueden manifestar un reordenamiento en su estructura.
Clasificación
Los materiales inteligentes se clasifican generalmente en tres grupos según el estímulo que necesitan y la reacción que presentan ante éste:
• Materiales electro y magnetoactivos
Son aquellos que presentan cambios o alteraciones en su estructura física ante la presencia o aplicación de campos magnéticos o eléctricos.
• Materiales fotoactivos y cromoactivos
Son los materiales en los que se pueden evidenciar distintos tipos de cambios como respuesta a estímulos lumínicos y aquellos que pueden emitir luz como consecuencia de algún fenómeno externo.
• Materiales con memoria de forma
Comprenden a todos los materiales y sustancias que son capaces de recobrar su forma o estructura original luego de haber sido deformados previamente. Las aleaciones de algunos metales juegan un papel importante en esta clasificación, debido a que en la actualidad son el tipo de materiales inteligentes que más aplicaciones tienen en las distintas industrias.
Aleaciones con memoria de forma
Las aleaciones con memoria de forma (AMF) o las Shape Memory Alloys (SMA) por su origen en inglés, son aleaciones capaces de “recordar” algunas formas determinadas aún después de haber sufrido serias deformaciones. En las aleaciones metálicas el efecto de memoria se obtiene mediante una transición entre dos fases sólidas, una de temperatura baja llamada fase martensítica y otra fase de temperatura elevada llamada fase austenítica.
En la fase martensítica el material se deforma para, posteriormente, recuperar sus propiedades por acción del calentamiento por encima de una temperatura crítica de transición.
Las aleaciones con memoria de forma se constituyen al combinar dos o más metales, obteniéndose un material con características únicas.
Desde la década de los años 30 se tiene conocimiento acerca de las aleaciones con memoria de forma, sin embargo es a partir del año 1962 que han adquirido un verdadero auge gracias al descubrimiento de una aleación de níquel–titanio por parte de la Naval Ordinance Laboratories, un organismo Norteamericano encargado de la investigación en el área aeronáutica. Esta aleación es conocida comercialmente como “Nitinol”.
Superelasticidad
La superelasticidad es la propiedad que tienen algunas aleaciones con memoria de forma como el Nitinol y es lo que les permite regresar a su forma original luego de haber recibido una deformación sustancial, de la misma manera que sucede con una banda de hule al tomarla, deformarla y soltarla. En este caso es la tensión la que produce la deformación del material y no la acción de la temperatura.
Además del nitinol también se ha trabajado extensivamente con aleaciones de cobre debido a que su coste económico es mucho menor en comparación a las aleaciones de níquel y titanio. Sin embargo las investigaciones actuales se centran en las aleaciones que tienen como base al platino, el cual puede sustituir al níquel, y el hierro que puede sustituir al cobre. Estas aplicaciones e investigaciones están mayormente relacionadas a la industria ya que en el caso de la rama médica se ha demostrado que tanto el níquel como el cobre poseen mayor biocompatibilidad que el platino y el hierro respectivamente.
Aplicaciones
Uno de los principales campos de aplicación de las aleaciones con memoria de forma es en el área biomédica, sin embargo hay muchos otros campos que ocupan las distintas aleaciones, veamos las más importantes:
| Aplicación | Aleación o aleaciones |
| Fusibles térmicos | Cu – Zn – Al Cu – Zn - Ni |
| Dispositivos de control térmico | Cu – Zn – Al Cu – Al – Ni |
| Detectores en celdas electrolíticas | Cu – Zn – Al Cu – Al – Ni |
| Anillos para rápidos ensamblajes de tuberías | Cu – Zn – Al Cu – Al – Ni |
| Barras para el tratamiento de desviación de la columna | Ni – Ti |
| Grapas para la ligadura de las Trompas de Falopio | Ni – Ti |
| Dispositivos para ortopedia | Ni – Ti |
| Antenas autodesplegables para satélites | Ni – Ti |
| Recubrimientos anti - corrosivos en las embarcaciones marítimas | Ni – Ti |
En la rama de la medicina las principales aplicaciones de los materiales con memoria de forma y del nitinol son las siguientes:
Odontología
En la odontología facilita la aplicación de alambres, brackets o frenillos, ya que mantiene la forma ideal para el tratamiento dental.
El uso de alambres de nitinol a nivel odontológico resulta muy conveniente.
Prótesis
Gracias a que el nitinol posee un alto índice de biocompatibilidad con el cuerpo humano, se están realizando estudios que contemplan la inserción de prótesis que sustituyan articulaciones y otras partes afectadas con excelentes resultados.
Recuperaciones óseas
El nitinol se utiliza en la compresión de huesos rotos para ayudar a mantenerlos en un posición fija y de esta forma, garantizar una recuperación más rápida. Esto ocurre gracias a la memoria de forma que tiene dicho material.
El uso de materiales inteligentes para el tratamiento de fracturas está desplazando a los métodos tradicionales.
Stent cardiovascular
Un stent cardiovascular consiste en una estructura tubular que es introducida en las arterias cuando éstas se encuentran obstruidas mediante un proceso llamado angioplastia. La función del stent es mantener la arteria expandida para que no se obstruya y la sangre pueda circular a través de ella sin dificultad.
El stent es una malla que se utiliza en el tratamiento endovascular.
Bypass
Es un procedimiento que lleva un alto nivel de dificultad, pues consiste en unir un injerto venoso o arterial a un vaso sanguíneo afectado, el nitinol se utiliza en forma de anillos situados en cada extremo del injerto, para que al ser acoplado mantenga la unión en su lugar.
