Científicos en Suiza han creado un nuevo material cuya memoria de forma se activa y mantiene cuando se le sitúa en un campo magnético, con aplicaciones de la medicina a la robótica pasando por el espacio.
Se trata de un material compuesto por dos componentes que tiene como novedad que, a diferencia de los materiales anteriores con memoria de forma, es un polímero a base de silicona con unas gotas de un fluido magnetoreológico (gotas de agua y glicerina en las que flotan pequeñas partículas de hierro carbonilo) incorporadas.
Según explican los investigadores del Instituto Paul Scherrer (PSI) y la Escuela Politécnica Federal de Zúrich en la revista científica ‘Advanced Materials’, estas últimas son las que proporcionan las propiedades magnéticas del material y su memoria de forma. Si al material compuesto se le modela con unas pinzas y luego se lo expone a un campo magnético, la forma se conserva incluso cuando se retiran las pinzas. Solo cuando el campo magnético también se elimina, el material vuelve a su forma original.
Hasta ahora, los materiales comparables han consistido en un polímero y partículas de metal incrustadas. En cambio, los investigadores suizos utilizaron gotas de agua y glicerina para insertar las partículas magnéticas en el polímero.
De esta manera, produjeron una dispersión similar a la que se encuentra en la leche, donde pequeñas gotas de grasa se dispersan finamente en una solución acuosa y son las responsables del color blanco. Del mismo modo, las gotas del líquido magnetoreológico se distribuyen finamente en el nuevo material.
“Dado que la fase magnéticamente sensible dispersada en el polímero es un líquido, las fuerzas generadas cuando se aplica un campo magnético son mucho más grandes de lo que se informó anteriormente –explica en un comunicado Laura Heyderman, jefa del Grupo de Sistemas Mesoscópicos en PSI y profesora del ETH Zurich–. Si un campo magnético actúa sobre el material compuesto, se endurece. Este nuevo concepto de material solo puede surgir a través del trabajo en equipo entre grupos con experiencia en dos áreas completamente diferentes: materiales magnéticos y blandos”.
Los investigadores estudiaron el nuevo material con la ayuda del Swiss Light Source, el sincrotrón ubicado en el Instituto Paul Scherrer. Con las imágenes tomográficas de rayos X producidas con esta fuente de luz, encontraron que la longitud de las gotas en el polímero aumenta bajo la influencia de un campo magnético y que las partículas de hierro carbonilo en el líquido se alinean al menos parcialmente a lo largo de las líneas del campo magnético. Estos dos factores aumentan la rigidez del material probado hasta 30 veces.
El hecho de que la memoria de forma del nuevo material se active mediante campos magnéticos ofrece otras ventajas además de una mayor fuerza. La mayoría de los materiales con memoria de forma reaccionan a los cambios de temperatura. En aplicaciones médicas, surgen dos problemas: primero, el calor excesivo daña las propias células del cuerpo y segundo, no siempre es posible garantizar el calentamiento uniforme de un objeto que recuerda su forma. Ambas desventajas se pueden evitar activando la memoria de forma con un campo magnético.
“Con nuestro nuevo material compuesto hemos dado otro paso importante hacia la simplificación de componentes en una amplia gama de aplicaciones como medicina y robótica –dice el científico de materiales del PSI Paolo Testa, primer autor del estudio–. Nuestro trabajo, por lo tanto, sirve como punto de partida para una nueva clase de materiales mecánicamente activos”.
Son numerosas las aplicaciones potenciales de estos nuevos materiales en medicina, vuelo espacial, electrónica y robótica. Por ejemplo, los catéteres que son introducidos a través de los vasos sanguíneos al sitio quirúrgico durante operaciones mínimamente invasivas, que podrían cambiar su rigidez y solidificarse sólo cuando sea necesario y, por lo tanto, producir menos efectos secundarios, como trombosis.
En la exploración espacial, los materiales con memoria de forma son muy solicitados como una clase de neumáticos para vehículos móviles que se inflan o se pliegan nuevamente por sí mismos. En la electrónica, los materiales funcionales blandos se pueden encontrar como cables de alimentación o de datos flexibles, por ejemplo, en los llamados wearables, es decir, dispositivos usados en la ropa o directamente en el cuerpo.
Fuente.EP