Materiales con memoria
Memoria es la capacidad que tiene algunos materiales de recuperar la forma que tenían a una temperatura.
El nitinol es el ejemplo más conocido de las
llamadas aleaciones con memoria de forma. Aunque los científicos conocían algunas propiedades de este
tipo de materiales desde 1932, las primeras aplicaciones prácticas no
comenzaron a desarrollarse hasta 30 años más tarde. En los laboratorios de la
marina de los EE.UU. William Beuhler descubrió
una aleación deníquel (Ni) y titanio (Ti) que presentaba estas propiedades, en un
programa de investigación encaminado a la obtención de una aleación con alta
resistencia a la corrosión. El equipo de investigadores que lo descubrió
bautizó el nuevo material con el nombre de NiTiNOL (acrónimo de Ni-Ti-Naval
Ordnance Laboratory). Se trata de una aleación de níquel y titanio en
proporciones casi equimolares y que tiene propiedades de memoria de forma
espectaculares. La memoria de forma se manifiesta cuando, después de una
deformación plástica, el material recupera su forma tras un calentamiento suave.
Las aplicaciones de las AMF que se han
desarrollado hasta el presente se derivan de sus dos propiedades fundamentales,
a saber: la superelasticidad y la recuperación de la forma por calentamiento.
Por sus propiedades de material
superelástico, se han desarrollado dispositivos de aplicación en medicina, como
cilindros-mallas autoexpansibles para mantener permeabilidad de vasos
sanguíneos (Stents), o dispositivos para oclusión de defectos cardiacos.
También se emplean en elementos que deben recuperar su forma original después
de una severa deformación, como monturas de gafas para niños o antenas de
teléfonos móviles (ya en desuso) . La recuperación de la forma original puede
emplearse para la generación de movimiento o para la fabricación de acoplamientos
en conducciones espaciales (conducciones en la industria aeronaútica o
conducciones submarinas).
El proceso para generar uniones es
simple y muy fiable. Consiste en fabricar un tubo con un diámetro interior un
3% menor que el diámetro del tubo al que se ha de unir. Una vez frio, en estado
martensítico, se ensancha hasta un 8%. Una vez colocados los tubos se calienta
la unión por encima de la temperatura de transformación, produciéndose la
contracción para recuperar su forma original, con lo que se produce una unión
de los tubos muy hermética y resistente sin necesidad de juntas ni
acoplamientos mecánicos.
En aplicaciones como actuadores, se
emplean en la actualidad en la fabricación de válvulas termostáticas para
calefacción, que funcionan oponiendo dos muelles, uno de acero convencional,
con una constante de elasticidad que se puede considerar constante con la
temperatura y otro de AMF que a baja temperatura es fácilmente deformable y
abrirá la válvula, mientras que cuando llegue a una cierta temperatura se
transformará en austenita, recuperando la forma original y actuando en contra
del muelle de acero, que cerrará la válvula.
Aplicaciones:
§ Sistemas de
aproximación de huesos para reparar fracturas (Anson Medical, UK)
§ Materiales
superelásticos (instrumentos médicos)
§ Termostatos y
válvulas de control
§ Uniones en
canalizaciones de submarinos y conducciones submarinas
§ Actuadores mecánicos
§ En Odontología, tanto
en Endodoncia los instrumentos
permiten mayor control en conductos radiculares curvos, como en Ortodoncia los
arcos que recuperan la forma de arcada al calentarse en la cavidad oral.
Aplicaciones de la superelasticidad en aleaciones con
memoria de forma para control de vibraciones .
La posibilidad de utilizar aleaciones con memoria de forma
como amortiguadores en problemas de vibraciones de baja frecuencia de menos de
20 hz
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