Ingenieros de once institutos alemanes han desarrollado nuevos materiales inteligentes como piezocerámicas, elastómeros y fluidos magnetoreológicos que pueden adaptar sus propiedades físicas rápidamente a distintas situaciones. Estos materiales podrían utilizarse para reducir vibraciones en automóviles y extraer energía de ellas, así como en ingeniería mecánica y electrónica.

1. NUEVOS MATERIALES INTELIGENTES PARA
PRODUCTOS DE ALTA TECNOLOGÍA
Jesús Antonio Cuahuey Estrada

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Índice
Índice -----------------------------------------------1
Resumen ------------------------------------------2
Introducción -------------------------------------3
Contenido
Piezocerámicas ---------------------------------4
Nuevos elastómeros --------------------------5
Fluidos Magnetoreológicos ----------------6
Conclusión ---------------------------------------8
Referencias --------------------------------------9

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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.