Material inteligente

Los materiales inteligentes , también llamados materiales inteligentes o reactivos, ^{[ 1 ]} son ​​materiales diseñados que poseen una o más propiedades que pueden modificarse significativamente de forma controlada mediante estímulos externos, como tensión , humedad, campos eléctricos o magnéticos , luz, temperatura , pH o compuestos químicos. ^{[ 2 ] [ 3 ]} Los materiales inteligentes son la base de numerosas aplicaciones, incluyendo sensores y actuadores , o músculos artificiales , particularmente como polímeros electroactivos (EAP). ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}

Existe una amplia gama de materiales inteligentes, cada uno clasificado según su mecanismo funcional. Algunos ejemplos son:

Electromecánico: Sensible a estímulos eléctricos y/o mecánicos.

• Los materiales piezoeléctricos pueden generar un voltaje al aplicarles una tensión mecánica. Este efecto también se produce a la inversa: un voltaje aplicado al material genera tensión mecánica en la muestra. Por lo tanto, las estructuras fabricadas con estos materiales pueden diseñarse para doblarse, expandirse o contraerse al aplicarles un voltaje ^{[ 10 ]} .
• Los polímeros electroactivos (EAP) cambian su volumen con la estimulación eléctrica aplicada ^{[ 11 ]} .
• Los elastómeros dieléctricos (DE) son sistemas de materiales inteligentes que producen grandes deformaciones (hasta un 500%) cuando se aplica un voltaje externo ^{[ 12 ]} .

Sensible magnéticamente: Responde a la exposición o al cambio de un campo magnético.

• Los materiales magnetostrictivos exhiben un cambio de volumen cuando se exponen a un campo magnético y, cuando se les somete a tensión mecánica, pueden producir un campo magnético propio ^{[ 13 ]} .
• Las aleaciones magnéticas con memoria de forma son materiales que cambian de forma en respuesta a un cambio significativo en el campo magnético ^{[ 14 ]} .
• Los ferrofluidos son fluidos magnéticos compuestos de partículas ferromagnéticas a nanoescala suspendidas que se ven afectadas por campos magnéticos ^{[ 15 ]} .
• Los materiales magnetocalóricos son compuestos que experimentan un cambio de temperatura al ser expuestos a un campo magnético variable ^{[ 16 ]} .

Memoria de forma: La capacidad de volver a una forma original después de una deformación. Esta transformación puede controlarse mediante un cambio de temperatura, campo magnético, campo eléctrico o luz ^{[ 17 ] [ 18 ]} .

• Las aleaciones y polímeros con memoria de forma son materiales en los que se puede inducir una gran deformación y recuperar la forma original mediante cambios de temperatura o tensión ( pseudoelasticidad ) ^{[ 19 ] [ 20 ]} . El efecto de memoria de forma se debe, respectivamente, al cambio de fase martensítica y a la elasticidad inducida a temperaturas elevadas. Un ejemplo común es el nitinol.
• La policaprolactona (polimorfo) se puede moldear por inmersión en agua caliente.

Cromogénico : Cambio de color en respuesta a estímulos eléctricos, ópticos o térmicos.

• Materiales electrocrómicos , que cambian su color u opacidad con la aplicación de voltaje (por ejemplo, pantallas de cristal líquido ) ^{[ 21 ]} .
• Los materiales termocrómicos cambian de color dependiendo de su temperatura ^{[ 22 ]} .
• Los materiales fotocromáticos cambian de color en respuesta a la luz (por ejemplo, gafas de sol de transición que se oscurecen cuando se exponen a la luz solar brillante) ^{[ 23 ]} .
• Los materiales halocrómicos son materiales de uso común que cambian de color como resultado de cambios en la acidez. Una aplicación sugerida es para pinturas que pueden cambiar de color para indicar corrosión en el metal subyacente ^{[ 24 ]} .

Sensible a estímulos: Responde a estímulos ambientales.

• Los polímeros sensibles a la temperatura son materiales que cambian en respuesta a la temperatura ^{[ 25 ]} .
• Los polímeros sensibles al pH son materiales que cambian de volumen cuando cambia el pH del medio circundante. ^{[ 26 ]}
• Los materiales quimiosensibles cambian sus propiedades físicas , como las propiedades ópticas , el tamaño, el volumen, la forma, la conductividad eléctrica y la hidrofobicidad / hidrofilicidad, al exponerse a compuestos químicos o biológicos externos. ^{[ 27 ] [ 28 ]}
• Polímeros inorgánicos inteligentes que muestran propiedades ajustables y sensibles ^{[ 29 ]} .

Conversión de energía: Puede transformar estímulos en corriente eléctrica.

• Los materiales fotovoltaicos u optoelectrónicos convierten la luz en corriente eléctrica ^{[ 30 ]} .
• Los materiales termoeléctricos se utilizan para construir dispositivos que convierten las diferencias de temperatura en electricidad y viceversa ^{[ 31 ]} .

Mecánicamente sensible mediante estímulos ópticos: Un cambio en las propiedades mecánicas en respuesta a estímulos ópticos.

• Los materiales fotomecánicos cambian de forma al exponerse a la luz ^{[ 32 ]} .

Autorreparación: Capacidad para reparar daños leves con poca o ninguna intervención externa.

• Los materiales autorreparables tienen la capacidad intrínseca de reparar los daños debidos al uso normal, extendiendo así la vida útil del material ^{[ 33 ] [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ]} .

• Polímero inteligente
• Materia programable
• Sensores
• Actuadores
• Músculos artificiales
• Efecto de memoria de forma inducido térmicamente (polímeros)
• Redes adaptables covalentes / Vitrímeros

• Serie de libros sobre materiales inteligentes , Real Sociedad de Química