INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería y Ciencias Sociales y

Administrativas

Fundamentos de Programación Orientado a Objetos

“Materiales Auto-reparadores”

EQUIPO 1

“LA TECNICA AL SERVICIO DE LA PATRIA” MAYO 2013

Materiales auto-reparadores

• Pueden imitar la actividad auto-curativa de la piel humana regenerándose, al igual que ésta, una y otra vez.

• Actúan como las células madre.

Se entremezclan con otras grandes tecnologías como:

NANOTECNOLOGIA

Dedicado al control y manipulación de la materia a una escala menor que un micrómetro.

¿Cuáles son sus aplicaciones actuales?

MICROELECTRONICA

Aplicación de la ingeniería electrónica a componentes y circuitos de dimensiones muy pequeñas, microscópicas y hasta de nivel molecular .

BIOMATERIALES

Sustancias naturales o sintéticas cuya misión es reemplazar una parte o alguna función de nuestro organismo, de forma segura.

¿Cuáles son?

• Materiales Electro y Magnetoactivos.• Materiales Fotoactivos (Eléctroluminiscente,

Fluorescente, Fosforescente o Luminiscentes)• Materiales Cromoactivos (Termocrómico, Fotoctrómicos,

Piezocrómicos).• Materiales con Memoria de Forma (aleaciones metálicas

SMA y polímeros)

Se manifiestan en diferentes naturalezas, inorgánicas, metálicas y orgánicas. Su comportamiento es muy diverso siendo sensibles a una amplia variedad de fenómenos físicos y químicos.

¿Cuáles son los materiales inteligentes y cómo funcionan?

Materiales Electro y Magneto activos.

• Son materiales que actúan o reaccionan ante cambios eléctricos o magnéticos.

APLICACIÓN:• Empleados en el desarrollo de sensores.

Materiales Piezoeléctricos

• Tienen la capacidad para convertir la energía mecánica en energía eléctrica y viceversa.

APLICACIÓN:• Sensores, actuadores, vibradores,

zumbadores, micrófonos, altavoces, etc.

Materiales Fotoactivos (Eléctroluminiscente, Fluorescente, Fosforescente o Luminiscentes)

Son materiales que actúan emitiendo luz.• En el caso de los electroluminiscentes cuando

son alimentados con impulsos eléctricos emiten luz.

• Los fluorescentes devuelven la luz con mayor intensidad .

• Los fosforescentes, almacenan la energía y la emiten después de cesar la fuente de luz inicial.

APLICACIÓN:• Sistemas de señalización y seguridad• Lámparas planas

Materiales Cromoactivos (Termocrómico, Fotoctrómicos, Piezocrómicos)

• Son materiales que modifican su color ante cambios de temperatura, luz o presión.

APLICACION:• Artículos de hogar: envases,

microondas, sartenes, mangos• Juguetes: cromos que al frotar

muestran una imagen

Materiales con Memoria de Forma (aleaciones metálicas SMA y polímeros)

• Se definen como aquellos materiales capaces de “recordar” su forma y capaces de volver a esa forma incluso después de haber sido deformados. Este efecto de memoria de forma se puede producir por un cambio térmico o magnético.

• APLICACIÓN:• Medicina: cánulas intravenosas, sistemas de

unión y separadores, alambres dentales.• Robótica: se emplean los alambres de Nitinol

como músculos artificiales, resortes, tiradores como válvulas de control de temperatura son aplicables en duchas, cafeteras, sistemas de unión y separación controlados, etc.

Al margen de las aplicaciones en sectores como en el aeroespacial y militar, los materiales anteriores pueden por sí solos, constituir productos inteligentes o elementos fundamentales como sensores y actuadores de uso en ingeniería civil y servicios a la sociedad en general.

¿Cuáles son sus aplicaciones actuales?

Los sensores y actuadores, a su vez, se pueden combinar e incorporar de modo externo o posterior a la fabricación de un producto de cara a:

¿Cuáles son sus aplicaciones actuales?

Auto controlarse durante su fabricación, interaccionando con los parámetros de proceso de cara a asegurar un nivel de calidad, conformar un producto final multifuncional, que pueda ofrecer diferentes respuestas en función de las condiciones previstas así como monitorizar y controlar su estado en funcionamiento, monitorizar su entorno y dar órdenes a otros sistemas auto-repararse.

¿Cuáles son sus aplicaciones actuales?

La evolución de estos materiales pueden permitir llegar a ser incorporados durante el proceso de elaboración del producto, de modo integrado, combinando diferentes materiales activos, reduciendo y simplificando los diseños y etapas de fabricación.

¿Cuáles son sus aplicaciones actuales?

En la naturaleza existen ejemplos de materiales capaces de regenerarse.

Después de algún tiempo a los lagartos les crece de nuevo alguna parte de su cuerpo

Al sufrir un árbol un corte a su tronco

Cuando una persona sufre algún daño en su piel se

regenera mediante el proceso de la cicatrización

La nanotecnologia puede ayudarnos a construir edificios que se reparen solos

• Aeronaves cuya estructura se regenere tras el impacto de un meteorito

• Automóviles que se regeneren en donde existen rayones en sus carrocerías

Aplicaciones

Las aplicaciones que resultan de mayor interés para la incorporación de materiales con capacidad autoreparadora son aquellas en las que una pérdida en las propiedades físicas, químicas y mecánicas del material pueda resultar en un daño económico o personal inasumible, como pueden ser aplicaciones aeronáuticas, aeroespaciales, estructurales,…aunque también se emplean en aplicaciones electrónicas para asegurar la conductividad en circuitos.

Actualmente hay importantes tecnologías de auto-reparación en materiales poliméricos:

Aplicaciones

La encapsulación de agentes reparadores:

Se utiliza principalmente en el caso de materiales termoestables y consiste en la distribución homogénea en el material de “depósitos” de agentes reparadores de modo que cuando la grieta alcanza uno de estos depósitos, se libera el compuesto el cual se distribuye a través de la fractura por capilaridad

TECNOLOGIA TERMICA

La tecnología térmica utiliza el calentamiento del material con algún dispositivo incorporado para reparar las grietas.

Esta tecnología se emplea mayoritariamente con materiales termoplásticos o con materiales termoestables con una fase termoplástica dispersa en su interior.

El calor originado eleva la temperatura por encima de la temperatura de fusión del material termoplástico, de modo que este se derrite y fluye hacia las zonas dañadas cerrando las grietas, o bien eleva la temperatura por encima de la Tg del polímero amorfo facilitando la interdifusión molecular de las cadenas

PROCESO

PLÁSTICOS TERMOESTABLES PROPIEDADES APLICACIONES PRINCIPALES

Resinas fenólicas, Baquelita

Duras, resistentes al calor y a los productos químicos, buenos aislantes.

Industria eléctrica y electrónica, laminados, recubrimientos, menaje de cocina, adhesivos.

Melamina Resistente a la corrosión y a los agentes químicos, poco inflamable.

Laminados y recubrimientos de muebles (formica), industria eléctrica, adhesivos y barnices.

Resinas epoxi Tenaces con elevada resistencia al impacto.

Encapsulados de componentes electrónicos, matrices de materiales compuestos, adhesivos, pinturas y barnices.

PMMAPueden auto repararse al ser expuestos a luz de una determinada longitud de onda en los que se puede dar una reacción química entre el anillo oxetano y el quitosano que es capaz de reparar el daño al ser irradiado por luz ultravioleta.

ConclusionesLos materiales inteligente se enumeran en

grupos por el tipo de estímulo o comportamiento

•Electro y Magnetoactivos. Que actúan ante cambios electricos o magneticos, estos se emplean en el desarrollo de sensores

•Piezoeléctricos. Que tienen la capacidad para convertir la energía mecánica en energía eléctrica y viceversa . En el caso de los Microcontroladores

• Materiales Fotoactivos. Responden o reaccionan al ser expuestos al sol. ejemplo placas rayos X, fluorescentes que brillan en la oscuridad.

• Materiales Cromoactivos. Modifican su color ante cambios de temperatura, luz o presión.

Conclusiones

• Materiales con memoria de forma. reaccionan bajo cambios fisicos o quimicos, variaciones de campos magnéticos o eléctricos, y que al volver a las condiciones iniciales recuperan su forma original, y pueden repetir este proceso infinidad de veces

Actualmente sus aplicaciones son sectores como el aeroespacial, militar, empresas privadas y estos materiales ayudan a crear productos inteligentes, seguridad y comodidad en los diferentes sectores

Conclusiones