Materiales InteligentesIntroduccinQu son los materiales inteligentes?Los materiales inteligentes, activos, o tambin denominados multifuncionales son materiales capaces de responder de modo reversible y controlable ante diferentes estmulos fsicos o qumicos externos, modificando alguna de sus propiedades.Por su sensibilidad o actuacin, estos materiales pueden ser utilizados para el diseo y desarrollo de sensores, actuadores y productos multifuncionales, as como poder tambin llegar a configurar estructuras y sistemas inteligentes de aplicaciones mltiples. En este caso las estructuras inteligentes, son por ejemplo aquellas que gracias a la combinacin de estos materiales son capaces de auto-diagnosticarse y modificarse para adaptarse a las condiciones que se les ha marcado como ptimas o correctas. Algunos de estos materiales, son conocidos desde hace muchos aos y otros (la mayora) son de reciente aparicin. Se manifiestan en diferentes naturalezas, inorgnicas, metlicas y orgnicas, y su comportamiento es muy diverso siendo sensibles a una amplia variedad de fenmenos fsicos y qumicos. Actualmente, su importancia surge gracias a las nuevas tecnologas como la microelectrnica y la posibilidad de disear y sintetizar estructuras orgnicas polimricas con propiedades activas predefinidas.Por ejemplo, hasta hace pocos aos todos nos hemos maravillado ante los displays de cristal lquido (LCD) presentes en pantallas planas de ordenador, telfonos mviles, ..etc. Pero ya ha comenzado su cuenta a otras con la aparicin de los OLED (Organic Light-Emitting-Diode), pantallas en base a polmeros multicapa que emiten luz ante pequeos estmulos elctricos, permitiendo diseos ms ligeros y flexibles. Juntando tecnologa e imaginacin, ya se comercializan con estas nuevas pantallas vdeo cmaras (Kodak Easyshare LS633), as como lmparas planas para sistemas de seguridad y sealizacin, piezas plsticas de interior de vehculo con luz propia. Siendo imparable el desarrollo de nuevos productos en base a los materiales activos.Cules son los materiales inteligentes y cmo funcionan?A continuacin se enumeran agrupados por el tipo de estmulo o comportamiento algunos de los materiales comnmente denominados como activos o inteligentes:Materiales Electro y Magnetoactivos. Son materiales que actan o reaccionan ante cambios elctricos o magnticos (magnetostrictivos, electrostrictivos,...), ampliamente empleados en el desarrollo de sensores. Tambin, los nuevos desarrollos en base a materiales polimricos conductores han dado paso a los EAP (Electro Active Polymers) cuyo desarrollo abren paso a los msculos artificiales y mecanismos orgnicos artificiales.

Los materiales piezoelctricos, materiales con la capacidad para convertir la energa mecnica en energa elctrica y viceversa, son ampliamente aplicados como sensores y actuadores, vibradores, zumbadores, micrfonos,..etc. En la actualidad adems de los cermicos, existen polmeros piezoelctricos como el PVDF, que en forma de films son fcilmente incorporados a plsticos y composites.Los materiales electro- y magnetoreolgicos, materiales capaces de alterar su propiedades reolgicas ante variaciones del campo. Son suspensiones de partculas micromtricas magnetizables, en fluidos de distintas naturalezas (aceites hidrocarburos, silicona o agua), que de forma rpida y reversible aumentan su viscosidad bajo la aplicacin de campos magnticos. Existen aplicaciones por ejemplo en los amortiguadores variables en base a fluidos magnetoreolgicos MRF. Materiales Fotoactivos (Elctroluminiscente, Fluorescente, Fosforescente o Luminiscentes). Son materiales que actan emitiendo luz. En el caso de los electroluminiscentes cuando son alimentados con impulsos elctricos emiten luz, los fluorescentes devuelven la luz con mayor intensidad y los fosforescentes, almacenan la energa y la emiten despus de cesar la fuente de luz inicial.Son ya aplicados a sistemas de sealizacin y seguridad. En el caso de los electroluminiscentes, emiten luz fra y su disposicin en forma de film (lmparas planas) estn siendo combinados en piezas plsticas mediante tcnicas como IMD (In Mold Decoration) para realizar piezas 3D que emiten luz propia. Materiales Cromoactivos (Termocrmico, Fotoctrmicos, Piezocrmicos). Son materiales que modifican su color ante cambios de temperatura, luz o presin. Los termocrmicos estn ya presentes en forma de etiquetas de control de temperatura (cadena de fro), artculos de hogar (envases microondas, sartenes, mangos,..), juguetes (cromos que al frotar muestran una imagen),.. Materiales con Memoria de Forma (aleaciones metlicas SMA y polmeros). Se definen como aquellos materiales capaces de recordar su forma y capaces de volver a esa forma incluso despus de haber sido deformados. Este efecto de memoria de forma se puede producir por un cambio trmico o magntico.Las aleaciones metlicas ms conocidas son las aleaciones de nquel-titanio, cuyo nombre comercial es NITINOL, y que responden ante campos trmicos. Si a un alambre de SMA, se hace pasar una corriente elctrica hasta calentarlo a una temperatura determinada, se encoger hasta un 6% de su longitud, si se enfra por debajo de la temperatura de transicin recupera su longitud inicial. Sus aplicaciones estn extendidas en medicina como cnulas intravenosas, sistemas de unin y separadores, alambres dentales en ortodoncia, En robtica, se emplean los alambres de Nitinol como msculos artificiales, resortes, tiradores,.como vlvulas de control de temperatura son aplicables en duchas, cafeteras,sistemas de unin y separacin controlados,etc.En general estos materiales llamados inteligentes se solapan y se entremezclan con otras grandes tecnologas como las nanotecnologas, la microelectrnica y los biomateriales.Cules son sus aplicaciones actuales?Al margen de las aplicaciones en sectores como el aeroespacial y militar, los materiales anteriores pueden por s solos, constituir productos inteligentes o elementos fundamentales como sensores y actuadores de uso en ingeniera civil y servicios a la sociedad en general.Los sensores y actuadores, a su vez, se pueden combinar e incorporar de modo externo o posterior a la fabricacin de un producto de cara a:Autocontrolarse durante su fabricacin, interaccionando con los parmetros de proceso de cara a asegurar un nivel de calidad. Conformar un producto final multifuncional, que pueda ofrecer diferentes respuestas en funcin de las condiciones previstas. Monitorizar y controlar su estado en funcionamiento. Monitorizar su entorno y dar rdenes a otros sistemas. Autorepararse.Hoy en da se aplican en sistemas de monitorizacin y control activo en muchos procesos y en algunos productos. Sin embargo la evolucin de estos materiales puede permitir llegar a ser incorporados durante el proceso de elaboracin del producto, de modo integrado, combinando diferentes materiales activos, reduciendo y simplificando los diseos y etapas de fabricacin.Existen otros sensores como la fibra ptica, que permite medir la mayora de las propiedades fsicas: desplazamiento, fuerza, fluidez, temperatura, presin, rotacin, acstica, campo magntico, campo elctrico, radiacin, vibracin, daos, Tambin es aplicable al control del fraguado de cemento en piezas prefabricadas, estructuras industriales, gras, estructuras de mquina herramienta, aerogeneradores,etc. En otros sectores, la presencia de los materiales activos en el mundo del envase y el embalaje, permiten garantizar la calidad de los productos y adems ayudan a controlar los procesos de produccin y distribucin, mediante envases que controlen la duracin del contenido (film de polmeros biocidas) o que lo defiendan contra la contaminacin por microorganismos, etc.En la industria del automvil, la electrnica y la sensorizacin van adquiriendo, da a da, una importancia mayor. Sistemas de seguridad y control, que pretenden alcanzar un compromiso entre comodidad y seguridad.