Nuevos materiales inteligentes para productos de alta tecnología

La Fraunhofer Adaptronics Alliance, conformada por especialistas de once institutos de investigación que forman parte de Fraunhofer-Gesellschaft, ha avanzado en el desarrollo de una nueva generación de materiales inteligentes, que pueden modificar rápidamente condiciones como su dureza, viscosidad o acuosidad para adaptarse a un contexto cambiante. Sectores como la electrónica, la mecánica y la industria automotriz podrían beneficiarse con estos nuevos materiales.

La posibilidad de contar con materiales flexibles e independientes en su funcionamiento, que pueden adaptarse a condiciones cambiantes a gran velocidad, parece estar cada vez más cerca de convertirse en una realidad cotidiana. Así lo demuestra una investigación realizada por ingenieros y científicos de Fraunhofer-Gesellschaft.

El trabajo será presentado en un stand de la Feria de Hannover en abril, y ha merecido artículos en diversos medios especializados, como por ejemplo Physorg.com y Science Daily. Estos materiales inteligentes tendrían un amplio rango de aplicaciones, sobretodo en el terreno de la electrónica y las aplicaciones en automóviles.

Por ejemplo, los nuevos materiales inteligentes podrían disminuir los efectos de las vibraciones sonoras perjudiciales que se producen en el interior de un vehículo durante un viaje en carretera, permitiendo incrementar el confort y la seguridad durante el trayecto. Para ello se emplean materiales piezocerámicos.

Aplicación en vehículos y puentes

Gracias a estos materiales, las vibraciones acústicas se amortiguan y neutralizan. En la actualidad se está probando este sistema en un coche turismo de lujo, incorporando elementos piezocerámicos entre el chasis y una estructura metálica específica. Normalmente se utilizan componentes de goma para este propósito, pero la absorción de las vibraciones acústicas no es la ideal.

En consecuencia, las vibraciones son audibles en el interior del coche en forma de ruido. Los elementos piezocerámicos, por el contrario, son dispositivos electromecánicos transductores de energía, que se controlan electrónicamente para contrarrestar y neutralizar estas vibraciones molestas. El resultado es un viaje más tranquilo y seguro.

En otro proyecto de la Fraunhofer Adaptronics Alliance, los investigadores están desarrollando estas innovaciones en un sentido diferente. En este caso, los componentes piezocerámicos convierten las oscilaciones y vibraciones acústicas en una estructura (específicamente en puentes de alto tráfico) en energía eléctrica.

Esta energía puede ser utilizada para alimentar pequeños sensores, capaces de monitorear el estado del puente y de notificar a un centro de control sobre cualquier tipo de daños en la estructura. Sin embargo, la investigación no solamente se centra en los dispositivos piezocerámicos como materiales inteligentes.

Nuevos enfoques en materiales inteligentes

Un material alternativo de interés para los investigadores de Fraunhofer-Gesellschaft son los denominados fluidos magnetoreológicos. Estos fluidos contienen partículas diminutas que se unen, conformando cadenas fijas en un campo magnético. Dependiendo de la intensidad del campo, pueden lograr que el líquido se solidifique, se vuelva viscoso o acuoso.

Los ingenieros alemanes han utilizado estos fluidos magnetoreológicos para desarrollar un embrague de seguridad para maquinarias, que puede emplearse en vehículos o fresadoras. Durante la operación, el líquido se solidifica. En ese estado, se crea un vínculo sólido entre el eje impulsor y la cabeza de corte. Al activar un botón de apagado de emergencia, el campo magnético se desconecta.

En ese momento, la sustancia vuelve a su estado líquido y se elimina el vínculo entre el eje impulsor y la cabeza de corte, permitiendo que el eje gire libremente y la cabeza de corte se detenga. Asimismo, se avanza en otras soluciones interesantes, que abarcan desde la ingeniería mecánica hasta el mercado de bienes de consumo.

Los especialistas de distintas disciplinas que trabajan juntos en la Fraunhofer Adaptronics Alliance Alianza, incluyendo desarrolladores de materiales, expertos en mecánica estructural, especialistas en electrónica e ingenieros en sistemas, entre otras áreas, creen que los productos adicionales basados en materiales inteligentes podrían incorporarse al mercado en los próximos dos años.