¿Qué se entiende por materiales inteligentes?

Los materiales inteligentes son aquellos que tienen una o más propiedades que cambian significativamente al reaccionar al medio ambiente por sí mismos. La reacción puede exhibirse como un cambio en el volumen , el color o la viscosidad y esto puede ocurrir en respuesta a un cambio en la temperatura , el estrés , la corriente eléctrica , el pH o el campo magnético .

Existen muchos grupos de materiales inteligentes, cada uno de los cuales exhibe propiedades particulares que pueden aprovecharse en una variedad de aplicaciones de alta tecnología y cotidianas. Estos incluyen aleaciones con memoria de forma, materiales piezoeléctricos, materiales magnetoestrictivos y materiales crómicos.

Los materiales piezoeléctricos producen un voltaje cuando se aplica tensión y viceversa.

Se puede inducir o recuperar una gran deformación en aleaciones con memoria de forma cambiando la temperatura o la tensión.

Los materiales magnetoestrictivos exhiben cambios de forma bajo la influencia del campo magnético y también exhiben cambios en su magnetización bajo la influencia de la tensión mecánica.

Los materiales crómicos cambian de color en respuesta a cambios eléctricos, ópticos o térmicos.

Los materiales inteligentes son materiales diseñados que tienen una o más propiedades que pueden ser cambiadas significativamente de manera controlada por estímulos externos, tales como estrés, temperatura, humedad, pH, campos eléctricos o magnéticos.
Algunos ejemplos de materiales inteligentes son:

1. Aleaciones con memoria de forma estos materiales recuerdan su forma original y que, cuando se deforma, vuelve a su forma preformada cuando se calienta.

2. Materiales termocrómicos Estos materiales cambian de color cuando se exponen al calor.

3. Materiales electrocrómicos: estos materiales alteran sus propiedades de transmisión de luz cuando se aplica voltaje.

4. Ferrofluido: es un líquido que se magnetiza fuertemente bajo la influencia del campo magnético.
Hay muchos más ejemplos.

Es una cosa nueva en la ciencia de los materiales. Algunas de las cosas que ves es como dar vida a todas esas páginas de novelas de ciencia ficción. Están en todas partes, desde empaques que usa en casa hasta municiones militares.

Estos materiales están diseñados de tal manera que tienen respuesta o reflejo hacia ciertos estímulos. Este estímulo podría ser cualquier cosa como el medio ambiente, la temperatura, la presión, la composición química, la humedad, etc. Hay un gran proyecto en marcha en DARPA. Han inventado pintura autocurativa para sus camiones de guerra. La mayoría de los accidentes ocurren debido a fugas en sus tanques de gas. Se han inventado cintas súper adhesivas que imitan los pies de gecko. Por lo general, todos los materiales inteligentes intentan imitar el instinto natural de los animales.

Si quieres saber más, puedes ver los documentales de nova de David poh sobre materiales inteligentes. Los materiales inteligentes son tan importantes que se incluyen en mi plan de estudios de ciencia de materiales de M.Tech como un documento separado. Espero haber resuelto todas sus consultas sobre materiales inteligentes.

Gracias

Inteligente significa “Capaz de hacer ajustes que se asemejan a los que resultan de las decisiones humanas, principalmente mediante sensores electrónicos y tecnología informática como: misiles inteligentes, máquinas inteligentes, etc.”.

Por lo tanto, Smart Materials se define como “Materiales que pueden cambiar significativamente sus propiedades mecánicas (como la forma, la rigidez y la viscosidad), o las propiedades térmicas, ópticas o electromagnéticas, de manera predecible o controlable en respuesta a su entorno. Materiales que funcionan funciones de detección y actuación, incluidas piezoeléctricas, electrostrictors, magnetostrictors y aleaciones con memoria de forma “.

Materiales inteligentes es

Materiales diseñados que detectan y reaccionan a las condiciones ambientales o tienen propiedades que pueden ser alteradas de manera controlada por la luz, la temperatura, la humedad, la fuerza mecánica o los campos eléctricos o magnéticos. Todos los cambios son reversibles, dado que los materiales vuelven a sus estados originales una vez que expira el estímulo externo.

Electrocrómico

La capacidad de un material para transmitir luz debido a un cambio en la corriente eléctrica. Las propiedades ópticas son reversibles, y el material vuelve a su estado original una vez que se elimina la corriente eléctrica. Como tal, los materiales electrocrómicos son la elección principal para dispositivos visuales, como ventanas inteligentes, persianas, pantallas de información, espejos de reflectancia y radiadores térmicos. En la arquitectura verde, los materiales electrocrómicos se utilizan principalmente en “ventanas inteligentes” por su eficiencia energética y confort térmico. El nivel de transparencia / opacidad se ajusta mediante un voltaje aplicado.

Electroestrictivo

Los materiales que cambian de tamaño en respuesta a un campo eléctrico y producen electricidad cuando se estiran se denominan electroestrictivos. Estos materiales se utilizan principalmente como sistemas de control de precisión, como el control de vibraciones y los sistemas de regulación acústica en ingeniería, amortiguación de vibraciones en sistemas de piso y carga dinámica en la construcción de edificios.

Materiales sensibles a la luz.

Los materiales inteligentes que se transforman debido a un cambio en la luz se denominan sensibles a la luz.

Fotocrómico

Los materiales que cambian su capacidad de reflejar el color cuando se exponen a la luz se denominan fotocrómicos, y el cambio de color es proporcional a su nivel de absorción de luz UV. Esto da como resultado reflejos de color reversibles. Cuando se termina la fuente de luz, el material vuelve a un estado claro.

Fotoluminiscente

Los materiales que absorben la radiación de la luz y la convierten en luz visible se llaman fotoluminiscentes. En la arquitectura verde, se usan ampliamente para señales de salida y otros indicadores de salida de emergencia autoluminiscentes, ya que no dependen de fuentes de energía externas y requieren un mantenimiento mínimo.

Fotovoltaica

En un sistema fotovoltaico, se produce una corriente eléctrica en un material sólido. El proceso físico de esta conversión se llama efecto fotovoltaico. Actualmente, existen dos tipos de tecnologías de células solares: (1) materiales cristalinos y (2) materiales de película delgada. En arquitectura, los materiales fotovoltaicos se utilizan en paneles personalizados, tejas, baldosas solares y aplicaciones de películas para ventanas.

Memoria de forma

Cambiar la forma de una forma rígida a un estado elástico cuando se aplica energía térmica se llama memoria de forma. Cuando se elimina el estímulo térmico, el material vuelve a su estado rígido original sin degradación, lo que se denomina superelasticidad.

Termocrómico

Los materiales que cambian de color en respuesta a las diferencias de temperatura se denominan termocrómicos. En arquitectura, estos materiales se usan actualmente principalmente para efectos visuales interactivos, aunque podrían tener aplicaciones adicionales para la arquitectura verde en el futuro. Las películas termocrómicas para ventanas alteran sus estructuras de color y reducen la transmisión de calor solar al bloquear la radiación UV. Las pinturas termocrómicas cambian de color y, por lo tanto, absorben el calor en función de los cambios de temperatura en el entorno exterior.

Termoeléctrica

Un módulo termoeléctrico es un dispositivo de estado sólido pequeño, liviano y silencioso que puede funcionar como una bomba de calor o como un generador de energía eléctrica sin partes móviles. Los módulos termoeléctricos son materiales ecológicos duraderos, confiables, silenciosos, livianos y compactos; No incluyen gases comprimidos, productos químicos o agentes tóxicos.

Materiales termo-sensibles

Los materiales termosensibles son materiales inteligentes que se transforman en respuesta a los cambios de temperatura.

Termotropico

Materiales que experimentan diversas transformaciones de propiedades en respuesta a cambios de calor y temperatura, incluyendo conductividad, transmisividad, expansión volumétrica y solubilidad. La visibilidad en ventanas termotrópicas está directamente controlada por los cambios climáticos de temperatura. Sin embargo, no hay cambios visuales en la ventana a bajas temperaturas. Por lo tanto, durante el invierno, estas ventanas permiten que la luz solar y el calor penetren sin disminuir en el edificio.