Índice

Índice -----------------------------------------------1

Resumen ------------------------------------------2

Introducción -------------------------------------3

Contenido

Piezocerámicas ---------------------------------4

Nuevos elastómeros --------------------------5

Fluidos Magnetoreológicos ----------------6

Conclusión ---------------------------------------8

Referencias --------------------------------------9NUEVOS MATERIALES INTELIGENTES PARA PRODUCTOS DE ALTA TECNOLOGÍA

Jesús Antonio Cuahuey Estrada

Resumen

Ingenieros e investigadores de once institutos especializados que conforman la

organización alemana Fraunhofer-Gesellschaft han unido esfuerzos para

desarrollar una nueva gama de materiales inteligentes, capaces de adaptar sus

propias condiciones físicas a distintas situaciones con mayor velocidad. Los

avances tendrían especial aplicación en la industria automotriz, la ingeniería

mecánica y la industria electrónica. La fraunhofer Adaptronics Alliance presento

soluciones prometedoras en un stand de la feria de HANNOVER MESSE en abril

del 2011

Aplicaciones especiales tenemos materiales inteligentes como ya se ha

mencionado antes se adaptan a las condiciones que sean expuestos tales son el

caso de materiales piezocerámicos que reducirán el ruido y lo convertirán en

energía eléctrica que podría utilizarse en otras cosas o también los fluidos

magnetoreológicos que son fluidos que se solidifican mediante un campo

magnético y vuelve a ser fluido si el campo se anula.

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Introducción

Desde tiempo atrás la necesidad del hombre de adaptarse a los distintos

ambientes en la tierra ha propiciado a que estos hayan ido cambiando sus

características físicas, sucede lo mismo con la tecnología con el paso de los años

las tecnologías han ido evolucionado y adaptándose a las distintas condiciones así

como a diferentes sectores en donde se requieren. Los materiales inteligentes son

una de muchas nuevas tecnologías pero como lo he mencionado estos son

capaces de adaptarse.

El zumbido de un coche que circula a lo largo de la carretera puede ser

exasperante. A menudo, un conductor no puede entender a los pasajeros en el

asiento trasero, por no mencionar el pianísimo en el estéreo del coche, sin

embargo, hay maneras de conducir con esta vibración perturbadora del coche

y esto es posible gracias a los "materiales inteligentes", que pueden adaptar su

propia condición a situaciones cambiantes con mayor velocidad. Materiales

inteligentes flexibles que operan de forma independiente y pueden adaptarse a

las condiciones cambiantes con alta velocidad.  Las posibilidades de aplicación

son diversas y prometedoras, no sólo para los fabricantes de automóviles, sino

también para la ingeniería mecánica y la industria electrónica. 

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Piezocerámicas

Las vibraciones en el interior de un automóvil en movimiento son sólo un ejemplo

entre muchos. Los investigadores utilizan piezocerámicas, un material que

transforma la energía eléctrica para el movimiento y por el contrario amortigua las

vibraciones mediante la conversión a energía eléctrica.  Ellos actualmente están

usando un coche de lujo de pasajeros para probar los rodamientos

piezocerámicos unidos al vehículo entre el chasis y un marco metálico colocado

encima del chasis. Normalmente, los componentes de caucho se utilizan para este

propósito, pero no son absorbentes de ideales de la vibroacústica molestos. Como

resultado, las vibraciones son audibles en el coche en forma de ruido; los

rodamientos piezoeléctricos, por otra parte, son dispositivos transductores

electromecánicos de energía, siendo controlados electrónicamente para

contrarrestar y neutralizar estas vibraciones molestas el resultado es un paseo

tranquilo. [1-3]

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Nuevos elastómeros

Igualmente ingenieros del Fraunhofer Institute for Structural Durability and

System Reliability (LBF), en Alemania, han logrado avanzar en el desarrollo de

materiales inteligentes que pueden disminuir las vibraciones y extraer energía del

medio ambiente. Los nuevos elastómeros son capaces de amortiguar las

vibraciones molestas en un coche, por ejemplo, o de suministrar energía en forma

inalámbrica para sensores que deben trabajar en lugares inaccesibles. Las

vibraciones pueden condicionar de forma negativa diferentes procesos o sistemas,

y en esos casos la presencia de materiales que puedan eliminarlas o reducirlas

son de gran utilidad, estos dispositivos pueden capturar energía de las

vibraciones, la solución resulta aún mucho más efectiva,  promete tener un fuerte

impacto en el campo del diseño automotor o de los sensores utilizados en áreas

de difícil acceso, entre otras aplicaciones.

Un problema cotidiano, como andar en bicicleta en una calle cubierta con

adoquines, nos pone frente a la necesidad de contar con materiales capaces de

amortiguar y contrarrestar las molestas vibraciones y golpes. Algo similar sucede

al conducir un automóvil en terrenos muy irregulares. Muchas motos, bicicletas o

automóviles incluyen en sus asientos repletos de silicona estos elastómeros,

materiales elásticos y maleables que pueden hacer frente a las vibraciones. Sin

embargo, los ingenieros del LBF en Darmstadt, Alemania están decididos a ir un

poco más allá, trabajando en una próxima generación de elastómeros. 

Según explica William Kaal, uno de los especialistas del LBF que participaron de

la investigación, ya existen materiales que son adecuados para este propósito. Se

los denomina elastómeros electroactivos, y son sustancias elásticas que cambian

de forma cuando se exponen a un campo eléctrico. [2]

Estos nuevos materiales inteligentes son capaces de responder activamente a las

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vibraciones no deseadas, amortiguándolas de una manera mucho más eficaz e

incluso obteniendo energía de las mismas. 

Fluidos Magnetoreológicos

Piezocerámicas no son los únicos materiales que pueden ser "inteligentes". Un

material alternativo de interés para los investigadores del Instituto Fraunhofer son

los "fluidos magnetoreológicos." [1]

Un fluido magneto-geológico es una dispersión de macropartículas magnéticas en

un líquido magnéticamente inerte, generalmente un aceite inorgánico newtoniano

de baja viscosidad. Cuando se encuentra en un campo magnético externo, las

partículas forman estructuras alargadas orientadas en la dirección del campo

aplicado. Como consecuencia, algunas de sus propiedades físicas experimentan

notables cambios, rápidos y cuasi-reversibles, controlados principalmente por la

intensidad del campo aplicado y la concentración de las partículas. [4]

Especialistas de distintas disciplinas trabajan juntos en la Alianza: los

desarrolladores de materiales, mecánica estructural, especialistas en electrónica e

ingenieros de sistemas se reúnen todos los hallazgos para crear un todo

coherente. Con la actual recuperación económica, los expertos de la industria

esperan para ver productos adicionales basados en materiales inteligentes en el

mercado en los próximos dos años. "La tecnología está avanzando para trabajar

en soluciones interesantes, desde la ingeniería mecánica para el mercado de

bienes de consumo", señala el jefe de la Alianza Tobías Melz del Instituto

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Fraunhofer de Durabilidad Estructural y Fiabilidad de Sistemas LBF en

Darmstadt Alemania [2]

El Instituto de Ciencias Básicas e Ingeniería de la Universidad Autónoma del

Estado de Hidalgo-AAMF, e Instituto de Física de la Universidad Autónoma

de Puebla nos muestran el fluido magneto-geológico bajo perturbaciones

magnéticas mediante un experimento en donde utilizaron óxidos de hierro

magnetita mineral, alcohol para humedecer y aceite tipo Dexron con viscosidad de

76 cP, estos se mezclaron para hacer el fluido magnetoreológico.

El campo que se aplica al sistema fue producido por dos pares de bobinas de

Helmholtz. Un par de bobinas, con diámetro medio de 18 cm, produce un campo

magnético estático. El otro par de bobinas, con un diámetro medio de 14 cm,

produce un campo senoidal de baja amplitud que consideraron como perturbación.

Para poder realizar observaciones y mediciones utilizaron un microscopio Meiji EMZ-TR, al cual se adapta una cámara Digital Diagnostic Instruments para capturar fotos.

En estas imágenes muestran las fotos tomadas con las cuales ellos realizaron un

análisis además de otras pruebas para concluir con el experimento. [4]

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Conclusión

Como podemos darnos cuenta la tecnología cada vez va aumentando y

acelerando con el paso de los años, por ello la necesidad de nuevos materiales

que se adapten a las nuevas tecnologías son necesarios para que estas trabajen

y mejoren en algunos aspectos de nuestras vidas. Ya sea para disminuir el

molesto ruido ocasionado por el coche al ir por la calle y así a provechar ese ruido

para convertirlo en energía eléctrica que podría ser utilizada en otras partes del

auto, así como también nuevos fluidos que funcionan de una forma increíble, que

se vuelven rígidos así como regresan a su estado normal a nivel microscópico

mediante campos magnéticos, estos fluidos se están implementando para tener un

mejor frenado en un automóvil o en máquinas y así evitar algún accidente

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Referencias:

1Paciente P. Nuevos materiales inteligentes reducen las vibraciones y extraen

energía. 18 de Junio 2012. Tendencias21

2Adaptronics Alliance Fraunhofer. Smart Materials for High-tech Products.

Published: March 12, 2011.

3EUROPEAN Union. Noise & Vibration Worldwide. May2008, Vol. 39 Issue 5,

p23-24. 2p.

4Revista Iberoamericana de Ingeniería Mecánica. abr2012, Vol. 16 Issue 1, p27-

36. 10p. 2 Color Photographs, 2 Charts, 6 Graphs.

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