O que são materiais com memória de forma?

Hoje trazemos para você em nosso blog um tipo de material cada vez mais importante, e não é outro senão materiais de memória de forma.

Estes materiais têm a particularidade de poderem ser deformados, recuperando posteriormente a sua forma original ao aplicar um estímulo externo (normalmente a temperatura). Como mencionamos há um tempo atrás em outro post , é um material inteligente .

Como ejemplo, ¿a quién no se le ha doblado un cubierto ou un alfiler? ¿O que você pode imaginar com o reparo do radiador na forma original? Con este tipo de materiales es possible, y sus ventajas no se quedan ahí.

O que é?

Como mencionamos, os materiais com memória de forma, após sofrerem uma deformação, podem recuperar sua forma original. Se o descrevermos assim, seu comportamento parece semelhante ao dos materiais elásticos, mas na realidade são muito diferentes. Sua singularidade reside no fato de que quando a força que causa a deformação desaparece, sua forma deformada é mantida, e é necessário aumentar a temperatura do material para que ele retorne ao seu estado original.

Essa recuperação da forma original com a temperatura se deve à alteração da estrutura interna do material. Esses materiais tendem a ter um arranjo laminar e fibrilar em baixa temperatura , que permite facilmente deformações , pois algumas folhas podem se mover em relação a outras; isso é chamado de estado martensítico. Quando aquecido , o próprio material passa a ter um arranjo cúbico muito mais rígido, que não permite mais o movimento do material e, portanto, nem as deformações; Isso é chamado de estado austenítico. Esta transição da estrutura laminar para a estrutura cúbica tem tanta força que retorna o material à sua forma original e desfazer todas as deformações sofridas. Uma vez que a temperatura é baixada novamente, o material é disposto novamente em forma laminar e pode ser deformado novamente. Esse processo é típico do arranjo atômico do material, o que significa que pode ser repetido inúmeras vezes sem afetar seu comportamento, evitando, por exemplo, quebras mecânicas por desgaste ou fadiga em sensores ou válvulas.

Para que servem os materiais de memória de forma na empresa?

Para que esses materiais passem da fase martensítica para a austenítica, como dissemos, é necessário aumentar sua temperatura. Isso pode ser alcançado fornecendo calor , ou muito convenientemente, aplicando eletricidade . O fato de que a temperatura desses materiais pode ser aumentada ou diminuída usando eletricidade, como dissemos, os torna candidatos ideais para atuar como atuadores ou sensores. A recuperação das deformações é sempre a mesma na mesma temperatura, o que significa que podem servir como atuadores e sensores muito precisos. Além disso, as deformações que geralmente ocorrem nesses materiais são realizadas mais rapidamente do que em outros tipos de materiais usados ​​regularmente nesses tipos de aplicações.

Discutimos que os materiais que mudam de forma podem recuperar sua forma original quando submetidos ao calor e, em seguida, podem ser deformados novamente. Isso é muito conveniente para algumas aplicações, mas em outras como atuadores, o que é necessário é mudar de uma posição para outra, ambas fixas. Isso é possível? A resposta é sim, é possível, pois há materiais que mudam de forma que apresentam duas memórias de forma em temperaturas diferentes . Isso permite definir a geometria do material em duas temperaturas diferentes e conhecidas, o que é muito conveniente.

Tipos de materiais de forma

Os materiais de memória de forma mais usados ​​até agora são aqueles de natureza metálica . Dentre eles, o chamado Nitinol (liga de Níquel e Titânio), é um dos mais utilizados devido às suas boas propriedades. Mesmo assim, existem outras ligas metálicas que também possuem memória de forma, como as ligas de Cobre, Zinco e Alumínio (Cu-Zn-Al); Cobre, Alumínio e Níquel (Cu-Al-Ni); o Ferro, Manganês e Silício (Fe-Mn-Si).

Até recentemente, esses tipos de materiais eram obtidos apenas de natureza metálica, mas pesquisas neste campo que ocorreram nos últimos anos levaram ao surgimento do plástico materiais de memória de forma. Estes, devido à sua natureza plástica, são muito promissores, por exemplo, em aplicações onde se desejam peças mais leves. Também os materiais plásticos que mudam de forma ou autocurativos têm propriedades semelhantes aos materiais com memória de forma.

Outros tipos de materiais de forma que ainda estão em estudo e seu uso não se expandiu tão amplamente são a memória de forma cerâmica e memória de forma materiais ferromagnéticos . Ainda assim, temos a certeza que no futuro todos estes tipos de materiais terão um grande impacto.

Aplicativos

Aqui mostramos alguns exemplos de sua aplicação:

Um dos aplicativos que está começando a se expandir agora é usar esses materiais para unir tubos , sem a necessidade de soldagem. O princípio usado é simples, você pega um material com memória de forma, coloca-o dentro dos tubos e depois aplica calor para que ele recupere sua forma original, com um diâmetro maior, para fixar solidamente os tubos. A própria pressão exercida pelo material de dentro dos tubos faz com que fiquem grudados e é muito difícil separá-los, em alguns casos resistem melhor que as soldas.

O mesmo princípio é usado, por exemplo, no setor de saúde para abrir obstruções no corpo. São construídos pequenos stents que podem ser inseridos em veias ou artérias bloqueadas e, quando em contato com o calor do corpo, se expandem, permitindo que o sangue passe novamente.

Essas são algumas aplicações desses materiais em geometrias tubulares, mas seu campo de aplicação e geometrias possíveis é muito amplo. Por exemplo, pode ser aplicado a corpos de carros ou aviões , para modificar sua geometria enquanto circulam e, portanto, melhorar sua aerodinâmica , reduzindo assim a quantidade de combustível que eles usam. Se pensarmos em atuadores, cuja função é mover de uma posição para outra, a grande maioria no futuro poderá ser feita de materiais que mudam de forma!

Atualmente, podemos encontrar materiais de memória de forma em equipamentos médicos e suprimentos de saúde, de implantes dentários a instrumentos cirúrgicos (são fáceis de esterilizar). Também em objetos cotidianos , como os sutiãs com armação, que usam o calor do próprio corpo para recuperar a forma, ou nos colchões, que recuperam a forma após sofrerem deformações por sentarem neles. Como esses materiais são leves, resistentes e capazes de operar em altas temperaturas, também são amplamente utilizados em componentes aeroespaciais como foguetes e sondas espaciais.

Devido a todas as possíveis aplicações e vantagens que esses materiais apresentam, acreditamos que nos próximos anos eles darão muito o que falar e os encontraremos cada vez mais em mais produtos sem perceber, pois estão em pleno andamento e estão sendo cada vez mais estudados.

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