Se denominan materiales inteligentes (smart materials) a todos aquellos materiales cuyas propiedades pueden ser controladas y cambiadas a petición.

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1 5. MATERIALES INTELIGENTES 5.1. Historia de los materiales inteligentes Se denominan materiales inteligentes (smart materials) a todos aquellos materiales cuyas propiedades pueden ser controladas y cambiadas a petición. La revolución científica, iniciada en el siglo XVIII separó las creencias religiosas de los razonamiento científicos, lo que permite avanzar a la ciencia avanzar sin necesitar una explicación divina. La revolución industrial fue el otro factor histórico que impulsó la creación de materiales producidos en serie y en consecuencia la creación de nuevas tecnologías para ello. El tercer factor fue el desarrollo de nuevas tecnologías para el arte de la guerra. El desarrollo de materiales inteligentes se debe principalmente al desarrollo de tecnologías que permiten cada vez más entender el mundo subatómico y como manipularlo. Al mismo tiempo, algunos materiales inteligentes permiten el desarrollo de nuevas tecnologías, por lo que existe una realimentación constante. Una de las formas de medir en escala de tiempo el desarrollo de estos materiales es observar cuanto ha avanzado el hombre en la observación del mundo subatómico. Los primeros intentos se hicieron en el siglo XVII, donde diversos estudiosos inventaron los primeros microscopios a partir de juego de lentes. Sin embargo, fue hasta mediados de ese siglo cuando el holandés Antonie van Leeuwenhoek ( ), perfeccionó el microscopio usando lentes pequeñas, potentes, de calidad, y su artefacto era de menor tamaño. Alrededor del 1676 logró observar la cantidad de microorganismos que contenía el agua estancada. También descubrió los espermatozoides del semen humano; y más adelante, en 1683, las bacterias. Durante las siguientes décadas los microscopios fueron creciendo en precisión y complejidad y fueron la base de numerosos adelantos científicos. El microscopio trabaja con una fuente de luz y una serie de lentes que permiten aumentar y enfocar la imagen (Figura 1.5.). Figura 1.5. Diagrama de un microscopio óptico

2 Fue hasta el siglo XX cuando se dio un gran salto cognoscitivo con el microscopio electrónico, que sustituyó la luz por electrones; y las lentes por campos magnéticos. De estos, se desarrollaron dos tipos: de transmisión de electrones, con el mismo principio de los ópticos, y de berrido de electrones, en donde la muestra es escaneada por un haz de electrones y la información resultante es captada por distintos tipos de detectores (Figura 2.5.). Actualmente, el microscopio de barrido tiene resoluciones máximas de 200nm, mientras que en el de transmisión se pueden observar escalas a los 100nm. Figura 2.5. Diagramas de Microscopio electrónico de barrido y de transmisión. El primero funciona con el mismo principio que el de luz, pero usando un haz de electrones. El segundo hace un escaneo que dicho haz y los electrones reflejados brindan información para la obtención de la imagen. Otro de los equipos que actualmente son de gran ayuda en el estudio de nuevos materiales es el Microscopio de fuerza atómica. Este es un instrumento mecano-óptico capaz de detectar fuerzas del orden de los nanómetros. Al analizar una muestra, se registra continuamente la altura sobre la superficie de una sonda o punta cristalina de forma piramidal. La sonda va acoplada a un listón microscópico, muy sensible al efecto delas fuerzas, de sólo unos 200 µm de longitud (Figura 3.5.). Figura 3.5. Diagrama de un equipo de fuerza atómica. La punta en cantiliver es movida a través de de un laser. El movimiento se registra y se puede obtener información de la superficie da las muestras con una precisión del orden de nanómetros (10-9 m).

3 Los materiales inteligentes están relacionados con la nanociencia y la nanotecnología que permiten la modificación de estos materiales desde el punto de vista estructural para poder controlar las propiedades específicas Características principales Las nuevas tecnologías de fabricación han conseguido un abaratamiento de los materiales inteligentes que permiten el desarrollo de nuevas aplicaciones y la sustitución de materiales tradicionales. Este avance está siendo posible gracias al la cooperación de distintos campos de conocimiento, tales como: física de estado sólido, química, ingeniería de materiales, medicina, mecánica, biología, etc. y a la creación de grupos de desarrollo multidisciplinarias. Existe una gran variedad de propiedades que pueden ser modificadas, entre ellas están las propiedades mecánicas (dureza, flexibilidad, deformación, tensión, etc.), las propiedades térmicas (transiciones de fase),las propiedades electromagnéticas (ferro, ferri, paramagnéticos), las propiedades ópticas (transmisión de la luz), así como colorimetría, propiedades acústicas y propiedades químicas. En biología molecular, se pueden hacer modificaciones en estructuras celulares y lograr un cambio en una característica biológica en particular Nuevas tecnologías La segunda mitad del siglo XX y lo que va del siglo XXI son eras caracterizadas por la creación de nuevas tecnologías de impacto mundial. Las nuevas tecnologías se centran en los procesos de comunicación y se agrupan en tres áreas: la informática, el vídeo y la telecomunicación estando las tres con interrelaciones y desarrollos en más de un área. La informática tiene sus inicios con la construcción de la primer computadora digital en La ENIAC fue fabricada por la armada de los Estados Unidos para fines de inteligencia militar. Medía 167m 2 y existía un equipo de personas para trabajar las 24 horas del día. Con el desarrollo del transistor (1947) se da un salto tecnológico al disminuir el tamaño de los equipos, y con la creación del primer circuito integrado (chip) en 1958 se da pie al desarrollo de nuevo dispositivos informáticos, incluyendo la mejora de este al microchip. A partir de ahí se pueden contar las seis generaciones de computadoras hasta llegar a nuestros días donde los equipos ya no usan tarjetas perforadas o cintas magnéticas para almacenar información, sino sistemas ópticos de almacenamiento (CD-ROM), la programación dejó de ser estructurada para transformarse en programación no lineal y se avanzado ampliamente en el desarrollo de la inteligencia artificial. En el campo de la imagen electrónica se han producido los avances más espectaculares. En 1895 se inventa el cinematógrafo, que se basa en la toma de fotografías continuas para dar la sensación de movimiento y durante el siglo XX se generó la industria del cine, popular hasta nuestros días.

4 En 1928, surge el primer aparato de televisión y en 1929 se da la primera transmisión (BBC). A partir de ese momento, la televisión impacta la forma de vida del hombre moderno. Al igual que las computadoras, la TV se transforma gracias al transistor y al circuito integrado. El siguiente paso es poder retener las imágenes, antes de eso, toda la programación de tv era en vivo, de esa idea surge el video. En 1964 se hace la primera transmisión diferida de los juegos olímpicos de Tokio. La grabación de la imagen comienza en cintas magnéticas. En 1968 SONY comercializa la primer cámara de video portatil. Para1970 Phillips vende el primer reproductor de video VCR y se crean dos formatos: Beta (SONY), VHS(JVC), aunque finalmente VHS se estandariza. Para finales de los ochenta surgen más formatos, el Hi8, el VHS-C y el mini para cámara de video. Todas se deben transferir a formato VHS para usar el VCR. La creación del formato digital DVD (1995) provoca una nueva revolución. Se mejora la calidad de audio y video y se reduce a tres formatos (DVD-Audio, DVD-PC, y DVD- Video). Los dos grandes desarrollos en el campo de la telecomunicación son los satélites y el cable de fibra óptica. Los cables ópticos sustituyen a los metálicos que transmitían señales eléctricas. Transmiten impulsos luminosos, por lo que se aumenta la cantidad de información por transmitir y disminuyen las pérdidas. Por otro lado, los satélites permiten la transferencia de la información de una manera prácticamente inmediata. Es por ello, que a esta era también se le conoce como la era de la información, pues sabemos que pasa en cualquier lugar del mundo en prácticamente el mismo instante del acontecimiento Presente y futuro de los materiales inteligentes Los materiales inteligentes han cambiado nuestra forma de vida, incluyendo la forma de socializarnos. El futuro para la informática, el video y la telecomunicación es la creación de una red global que pueda transmitirse en tiempo real y llegue no sólo a los hogares, sino a cada equipo de comunicación que se conecte a alguna red, como la telefonía celular o la world wide web (www). Respecto a la industria de la construcción, se busca la construcción de hogares inteligentes (casas y edificios) y el uso de nuevos materiales, menos contaminantes, para construcción de caminos. En el área de los combustibles, se espera la creación de nuevos dispositivos para sustituir a los motores de combustión de hidrocarburos. Celdas de combustible (hidrógeno) cerámicas; así como el mejoramiento de materiales para la captación y transformación de alternativas energéticas (paneles solares, energía eólica).

5 Finalmente, se espera encontrar materiales más amigables con la naturaleza y que eviten las altas tasas de contaminación que actualmente sufre nuestro planeta.

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