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Noviembre de 2005 Página 1 de 3

Polímeros que recuerdan su forma

Patrick A. Toensmaier

Los polímeros con memoria pueden cambiar de manera radical el concepto de diseño de un producto. Encuentre en este artículo algunas de sus aplicaciones.

Los polímeros con memoria o polímeros que recuerdan su forma pertenecen al grupo emergente de los "Materiales Inteligentes", que pueden cambiar de manera radical el concepto de diseño de producto. Una pieza fabricada con un polímero con memoria (del inglés "shape memory polymers", SMP) vuelve a su forma original después de haber sido transformada a diferentes formas. Este proceso dinámico de cambio y recuperación puede suceder numerosas veces, haciendo que las piezas fabricadas con SMP sean ideales para aplicaciones que requieren múltiples niveles de funcionalidad o que son empleadas en ambientes estocásticos.

Estas aplicaciones varían desde lo exótico hasta lo mundano. Por un lado, se encuentra la aplicación potencial del cambio de forma de las aeronaves durante el vuelo. Las implicaciones para el desempeño de estas aeronaves son inmensas. Por ejemplo, la Agencia de Investigación de Proyectos Avanzados en Defensa (Darpa), el principal grupo de investigación y Desarrollo del Departamento Americano de Defensa, ha iniciado el programa de "Estructuras Cambiantes para Aeronaves" que este verano probará dos alas con piel de SMP, diseñadas para cambiar de forma en un 150% o más durante el vuelo.

En campos más convencionales, se ha trabajado en la forma de aplicar los SMP como ayudantes de fabricación. Una aproximación proveería piezas compactas para automóviles, para ser ensambladas en lugares difíciles de encajar. Una vez instaladas, las piezas serían expuestas a un mecanismo de activación que las haría retornar su forma original, es decir, se volverían más grandes. Algunas de las partes propuestas son ductos y componentes de lámparas.

De hecho, los SMP pueden ser adecuados para diversos productos. Tanto proveedores como usuarios finales están evaluando aplicaciones en varios electrodomésticos, juguetes, dispositivos para implantes médicos, construcciones y productos para construcción, bienes recreativos y componentes para la industria. Incluso, los SMP han sido propuestos como herramientas, ya que su capacidad de cambiar de forma puede agilizar la disposición y desmolde en algunos procesos.

Nivel de desarrollo actual
Los polímeros que recuerdan su forma han estado disponibles desde hace 20 años. Sin embargo, los proveedores son relativamente pocos. Los desarrollos se han intensificado en la última década de manera paralela con los avances que se han presentado en otros materiales inteligentes, como los polímeros iónicos, los fluidos magneto/electro-reológicos, y las aleaciones metálicas que recuerdan su forma, entre otros. Todos estos materiales cambian de forma como respuesta a un estímulo -- de allí el término "materiales inteligentes". Como resultado, incluyen un elemento dinámico en el diseño que puede llevar a la adaptación del desempeño del producto en ambientes cambiantes.

Para maximizar el potencial de diseño de los SMP, los ingenieros deben pensar en una forma muy innovadora. Muchos ingenieros trabajan con el diseño pasivo, es decir, estructuras predecibles fabricadas con materiales con propiedades definidas. "Un sistema pasivo no puede cambiar", dice Lynn Yanyo, Gerente General de Ventas y Mercadeo de Lord Corp., Cary, N.C., que provee fluidos magneto/electro-reológicos. "Los ingenieros diseñan productos sobredimensionados basados en los cambios que afectan el producto, de tal forma que aseguran que ninguno de ellos causará una falla. Un material que cambia su forma, rigidez u otro comportamiento, se puede optimizar para diferentes condiciones de entrada"

Los polímeros con memoria han sido manipulados a nivel molecular para cambiar su forma como respuesta a un estímulo llamado activador. El activador más común es el calor, pero actualmente se están llevando a cabo estudios para realizar activación con electricidad y luz de alta frecuencia. El beneficio de estos activadores es la velocidad, ya que la activación y el cambio de forma se realizarían de una manera más rápida que con calor. En algunas aplicaciones, a la activación la precede una actuación, una fuerza mecánica externa que cambia la forma del polímero comprimiéndolo o doblándolo, o algún otro medio. Esta técnica es empleada en el diseño de alas con diseños cambiantes. Una vez la piel de SMP es activada por medio de calor, una serie de actuadores y controles de posición estiran la piel hasta que alcanza la forma deseada. Cuando el material se enfría, puede permanecer en esta forma de manera indefinida. Cuando es reactivado, la piel vuelve a su forma original. En otras aplicaciones, la activación es todo lo que se necesita para obtener la forma deseada. El rango de estiramiento de la mayoría de los SMP varía entre un 100% y un 300%.

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