Memoria de forma
03 dic, 2011
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PDFPlástico
PRESENTACIÓN: Ciertos materiales tienden a volver su forma original al ser sometidos a condiciones concretas. Esta memoria de forma aparece en materiales termorretráctiles, como cómo por ejemplo el Polietileno (PE) o el Poliestireno (PS). Al aplicar calor con un soldador o con una llama de un mechero a un trozo de PE se observa un encogimiento apreciable y una diminución de su diámetro, o al introducir un vaso de yogur hecho de PS en una estufa se observa que vuelve su forma original plana. Incluso puede observarse en una botella de PET al calentarla a temperaturas superiores a 90ºC.
- Another Demo of the Unusual Thermal Properties of Rubber, Mark I. Liff, Phys. Teach. 48, 444 (2010)
- Polymer Physics in an Introductory General Physics Course, Mark I. Liff, Phys. Teach. 42, 536 (2004)
67 responses to "Memoria de forma"
Es un experimento muy llamativo, con una explicación sencilla. Al calentar el poliestireno se rompen los enlaces intermoleculares del polímero, estirandose las cadenas que lo forman, por lo cual se puede moldear y al enfriarlo rápidamente mantiene la forma. Si lo calentamos, la cadenas que forman el polímero tienden a recuperar su disposición inicial, recuperando así el poliestireno su forma.
En el siguiente enlace se muestra el mismo efecto pero con el recipiente de un yogurt.
Certos materiais tenden a volver a súa forma orixinal ao ser sometidos a condicións concretas. Esta memoria de forma aparece en calquera material termorretráctil, como por exemplo o polietileno (PE) ou o Poliestireno (PS). Ao aplicar calor cun soldador ou cunha lapa dun chisqueiro a un anaco de PE observase o encollemento apreciable e diminución do seu diámetro ou ao introducir un vaso de iogur feito de PS nunha estufa ou en auga quente ( aproximadamente 120ºC) observase que volve a súa forma orixinal plana. Mira por exemplo:
P. F. Papalexopoulos, S. Patapis, “Nuevo material de estudio en cursos de ciencia en escuelas a partir de materiales inteligentes”, Journal of Materials Education, 24, 229-242, 2002.
+info
He encontrado una revista de «plásticos modernos«. Yo pensaba que sólo algunos plásticos poseían esta propiedad, pero he visto que no, lo que pasa es que por ejemplo una aleación con memoria de forma es cara y tiene sólo un 10% de elasticidad reversible contra el 200 % que presentan los polímeros.
Me parece un claro ejemplo a la hora de hablar de los nuevos materiales poliméricos que están muy presentes en nuestra vida diaria. Este tipo de deformaciones jugando con la temperatura es una manera eficaz de moldear los materiales y adaptarlos a nuestras necesidades. Otro ejemplo más de la contribución de la ciencia al bienestar humano.
He encontrado una noticia sobre una empresa de calzado que ha diseñado unos zapatos que utilizan materiales con estas propiedades para prevenir los juanetes. Una vez más, nos encontramos con una aplicación a la vida cotidiana de los avances de la ciencia.
Hace un par de meses un conocido periódico español anunció en sus páginas que investigadores de la compañía alemana Siemens estaban desarrollando un sistema de seguridad para automóviles usando » materiales inteligentes».
Esta tecnología está sustentada en un conjunto de sensores y radares capaz de detectar previamente un choque inminente y enviar una corriente eléctrica segundos antes del impacto a la zona de la carrocería en peligro, la cual estaría fabricada con una aleación metálica con memoria de forma, es decir, un material que al recibir la descarga inmediatamente se expande para crear una especie de » colchón metálico», capaz de resistir buena parte del golpe.
Esta nueva aleación, la cual adapta y duplica su resistencia al recibir el estímulo eléctrico externo, combinada con los airbags laterales podría suponer un avance revolucionario en la protección de los pasajeros.
Las aleaciones con memoria de forma más conocidass son las aleaciones niquel-titanio, cuyo nombre comercial es NITINOL, y que responden ante cambios térmicos. Sus aplicaciones están extendidas en diversos campos, como la medicina o la robótica, y poco a poco ganan terreno en otros niveles, como por ejemplo el doméstico; pueden servir como válvulas de control de temperatura, aplicables en duchas, cafeteras…
También se emplean en sistemas de aproximación de huesos para reparar fracturas, para el desarrollo de instrumentos médicos formados por materiales superelásticos, en uniones en canalizaciones de submarinos y conducciones submarinas y en ortodoncia.
Otro tipo de material con memoria de forma son los polímeros con memoria de forma. Comparados con las aleaciones con memoria de forma, los polímeros son ventajosos por diversas propiedades como la baja densidad, una buena moldeabilidad, y se pueden producir a bajos costes.
Sus aplicaciones son múltiples:
– Aplicaciones médicas: Artículos para ortodoncia, como cables y espumas para intervenciones endovasculares, microelementos para sutura inteligente, agujas intravenosas que se ablandan en el cuerpo y aparatos para laparoscopia, sistemas de liberación de drogas, implantes degradables en el cuerpo para cirugías de invasión mínima, suelas internas de zapatos para necesidades especiales u ortopédicas y utensilios para personas con alguna discapacidad (ya mencionó Gladis que una empresa se dedica al producción de calzado con estos materiales para prevenir la aparición de juanetes).
– Aplicaciones para la vida diaria: tuberías encogibles o ajustables, tableros reimprimibles para lenguaje Braille, publicidad reimprimible, láminas anticorrosivas ajustables, cabello para muñecas, juguetes,protecciones para vehículos automotrices, defensas, uñas artificiales, textiles inteligentes…
En la línea de lo que nos explica la introducción del vídeo me gustaría recalcar la importancia que tiene la aplicación de materiales como el PS en la industria alimentaria, concretamente la láctea. Los yogures deben pasar por una fase de fermentación en estufa en la que muchos de ellos pueden llegar a perder la forma, a soltarse las banderolas (etiquetas que rodean el envase y dan nombre al producto), etc. Esta fase es la penúltima en la fabricación de un yogur, por tanto es vital que no se desperdicie producto ni trabajo realizado por cuestiones económicas. El uso de estos materiales, asegura una correcta elaboración.
La fabricación industrial de otros postres lácteos como el flan de huevo, requiere una fase de horneado a 110-115ºC durante unos 40 minutos. Durante este período es muy común que los envases pierdan su forma (se observa que la tarrina se ha encogido, las paredes se han doblado hacia el interior). Estos productos no son aptos para el mercado por cuestiones «estéticas» y por tanto no se les puede dar salida, generándose así una pérdida económica; nuevamente los materiales con memoria de forma podrían aportar una solución en este aspecto.
La capacidad de determinado polímeros de memoria de forma tiene potenciales aplicaciones en el campo biomédico, por ejemplo como elementos para sutura (Lendlein, A., & Langer, R. (2002). Biodegradable, elastic shape-memory polymers for potential biomedical applications. Science, 296(5573), 1673-1676.)
Este vídeo es muy interesante ya que además recientemente, el CSIC ha desarrollado, por primera vez, un material elastomérico inteligente formado por una red iónica y covalente interpenetradas. Esta estructura permite fijar una forma transitoria en el material de manera que exhibe un efecto de memoria de forma que responde eficazmente ante estímulos térmicos. La red covalente, estable térmicamente, aporta la elasticidad al material y, por otro lado, la red iónica, termolábil, imparte al material la capacidad de fijar dicha forma transitoria. Por encima de la temperatura de transición iónica, los enlaces iónicos, pierden efectividad y permiten que el material se deforme hasta la forma transitoria. Al disminuir la temperatura, los enlaces iónicos vuelven a tener efectividad, ya que la transformación estructural debida a la transición iónica es reversible, fijándose así la forma transitoria. Un nuevo incremento de temperatura desactiva nuevamente los enlaces iónicos causando una pérdida del balance entre la fuerza iónica y covalente y el material recupera su forma inicial debido a la red covalente. Las propiedades de memoria de forma se pueden modular de acuerdo con las necesidades y propiedades finales deseadas en el producto terminado. Tiene una amplia gama de aplicaciones: actuadores, sensores, músculos artificiales, tejidos inteligentes, embalaje inteligente y dispositivos biomédicos.
Los materiales con memoria de forma pertenecen al campo de los denominados “Smart materials” o materiales inteligentes. Como comentó Javier, el nitinol es una aleación muy utilizada en muchos campos. Se descubrió por accidente en los años 60 y hoy en día, en el campo textil se usa con finos alambres de esta sustancia, que ser calentada, cambia de forma. En internet hay muchísimos vídeos que muestran esta aplicación, como por ejemplo, este vídeo.
Detrás de esto hay mucha investigación por detrás, ya que es un campo en expansión actualmente. He encontrado un pequeño artículo de revisión donde se explica de manera sencilla el estado actual (2015) de los estudios sobre materiales con memoria de forma en la industria textil, desde prendas de vestir hasta almohadas.
Dende este vídeo didáctido, poderemos explicarlle ao alumnado de secundaria, dunha maneira sinxela en que consisten os materiais con memoria de forma:
É sorprendente a memoria de forma,,xogar coa mente (memoria) e co físico (forma),como se lle deramos vida as cousas inertes
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Este experimento ten que resultar moi sorprendente para os alumnos de secundaria. É algo que poden facer na casa metendo en auga fervendo un vaso dun iogur. Aos alumnos se lles pode explicar que esta técnica é usada nas plantas de reciclaxe cos plásticos, que so aplicando un pouco de calor se lles poda dar outro uso. Un bo exercicio que se lles pode mandar para casa é que proben con distintos plásticos que vaian a tirar ver cales recuperan a forma e cales non, e despois explicarlles por que uns a recuperan e outros non, dependendo das súas características.
Navegando pola rede atopei este interesantísimo post da Universidade de Zaragoza da aplicación de materiais con memoria de forma en bioenxeñería médica, para a confección de próteses e outros instrumentos de curación.
A memoria de forma ten interesantísimas aplicacións en bioenxeñería médica, relacionada coa confección de próteses fabricadas con materiais que posúen memoria de forma, basicamente aleacións de níquel e titanio. Neste post da Universidade de Zaragoza ofrécese unha explicación ao respecto.
Los polímeros con memoria son los llamados «materiales inteligentes» que pueden cambiar. Los polímeros con memoria pertenecen al grupo emergente de los «materiales inteligentes», que vuelven a su forma original después de haber sido transformados a diferentes formas, pudiendo suceder numerosas veces, haciendo que estas piezas sean ideales para aplicaciones que requieren múltiples niveles de funcionalidad. La Agencia de Investigación de Proyectos Avanzados en Defensa (DARPA), el principal grupo de investigación y Desarrollo del Departamento Americano de Defensa, ha iniciado el programa de «Estructuras Cambiantes para Aeronaves», diseñadas para cambiar la forma de las alas en un 150% o más durante el vuelo. Más aplicaciones en el siguiente enlace de un PFC.
Este experimento resulta muy interesante para los estudiantes de ESO y Bachillerato, ya que permite demostrar que determinados materiales pueden ser “esculpidos” a nuestro antojo y después volver a su forma inicial. La memoria de forma es un fenómeno que surge a mitad del siglo XX, cuando se creó el Nitinol (aleación de níquel y titanio), que es el material con memoria de forma más ampliamente utilizado en la actualidad. He encontrado un artículo muy interesante acerca de aleaciones con memoria de forma, que explica en detalle este fenómeno.
Espero que os sea de gran utilidad si queréis profundizar en este tema.
Resulta una actividad muy llamativa para mostrar la memoria de forma de ciertos materiales a estudiantes de secundaria y captar su atención e interés, además de la gran aplicabilidad de estos materiales. Cuando comparamos la memoria de forma en las aleaciones con la de los polímeros, éstos, poseen interesantes características como tener una baja densidad o buena moldeabilidad, los cuales se puede producir a costes bajos, y además, poseen diversas aplicaciones. Entre las aplicaciones de estos materiales encontramos, por ejemplo, que se utilizan en ortodoncias ya que deben resistir gran cantidad de reajustes o utilizando alambres de nitinol para construir microbombas que pueden reemplzar funciones del corazón o riñones.
En esta experiencia se observa la respuesta mecánica o deformación producida por un estímulo térmico sobre ciertos grupos de polímeros (plásticos), los cuales son materiales “inteligentes” con memoria de forma, es decir, son capaces de volver a su forma original al ser sometidos a condiciones concretas. Un ejemplo muy sencillo es el envase de yogurt, los cuales son capaces de recobrar su forma plana original, como ya se indicó en algún comentario previo. Hay otros tipos de “materiales inteligentes”, como son los plásticos termocrómicos, que cambian de color con la temperatura debido a la presencia de colorantes tipo leuco, o los hidrogeles, polímeros que cambian de dimensiones en función de la cantidad de agua que absorben. Las aplicaciones de estos “materiales inteligentes” son abundantes, por ejemplo en este artículo de la revista Eureka se resume la utilización de hidrogeles en juguetes como la nieve instantánea y las perlas de agua.
Este experimento tendría un buen empleo en 3-4 de la ESO, en materias como física y química puesto que yogurts tenemos todos en casa, y los alumnos podrían comprender los cambios tan grandes que puede suponer algo, para ellos tan abstracto como es la «memoria de forma» además, existen elementos metálicos con memoria de forma, ampliamente empleados por ejemplo en medicina.
Más información sobre los termoplásticos. Estos materiales tienen aplicaciones presentes en la vida cotidiana como los tubos termorretráctiles para la protección de cables.
Hay otros materiales con memoria de forma con diferentes aplicaciones, como los stens usados en medicina para evitar la obstrucción de las arterias. En este programa de Orbita Laika hacen una demostración de diversos materiales de este tipo.
Había oído hablar de los materiales con memoria de forma pero nunca lo había visto en vídeo, es realmente curioso! Quizá lo pruebe en casa con vasos de yogur. Lo que me resulta muy interesante pensándolo un poco, es que esos mismos materiales o piezas ya se someten anteriormente a calor para darles la forma. Es decir, poniendo por caso los yogures, en el proceso industrial de producción de vasos de yogur se usan técnicas de termoformado. Estas consisten en aplicación de calor a una lámina de plástico que va pasando a través de rodillos (que regulan su espesor) hasta que la lámina llega, con cierta temperatura, a una máquina de extrusión. Precisamente es el calor aplicado al plástico lo que permite darle su forma carácterística… pero también es el calor el que lo devuelve a su forma original. Parece casi paradójico, pero no es más que ciencias de los materiales.
Arne Olander descrubrió en la década de 1930 el efecto de la memoria de forma con una aleación de oro y cadmio. Esta propiedad se polularizó a principios de los 60 después del desarrollo del nitinol. Hoy en día son numerosas las aplicaciones de este tipo de materiales debido a que son muy ligeros, resistentes y capaces de operar a altas temperaturas. Se pueden encontrar en instrumental médico, objetos de uso cotidiano como gafas y aros del sujetados o en componentes aeroespaciales.
Podemos encontrar este tipo de materiales en equipos médicos y material sanitario, desde implantes dentales hasta herramientas quirúrgicas (son fáciles de esterilizar). También en objetos de uso cotidiano, como sujetadores con aros o gafas. Al ser livianos, resistentes y capaces de operar a altas temperaturas, también son muy utilizados en componentes aeroespaciales en cosas tales como cohetes espaciales y sondas espaciales.
A pesar de sus increíbles propiedades, estos materiales tienen algunos inconvenientes, después de repetidas deformaciones se pueden romper y son bastante caros de fabricar.
El grupo de investigación en Materiales & Tecnologías del Departamento de Ingeniería Química y del Medio Ambiente de la Escuela de Ingeniería de Gipuzkoa y el Departamento de Biología Celular e Histología de la Facultad de Medicina y Odontología, ambos de la UPV/EHU (España) ha publicado recientemente en la revista Carbohydrate Polymers un trabajo de investigación sobre un material con memoria de forma compuesto por poliuretano y celulosa bacteriana. Este material podría ser una alternativa para dar respuesta a uno de los mayores retos de la tecnología de polímeros bacterianos, que es el encontrar fuentes de carbono adecuadas y baratas que se puedan emplear como sustratos para lograr producciones industriales a gran escala y que resulten competitivas con los polímeros derivados del petróleo.
Como ya se comentó en el blog, en la fabricación industrial de envases plásticos se emplean procesos como el termoconformado: una lámina de cualquier polímero termoplástico se calienta hasta su temperatura de transición vítrea y queda apta para su deformación, seguidamente esta lámina plástica se coloca sobre el molde con la forma deseada y se realiza vacío contra este, obteniendo una pieza plástica con la misma forma. El experimento con el envase de yogur permite introducir al alumnado en los procesos de fabricación de envases siendo interesante que descubran como se elaboran estos objetos de uso en la vida diaria. Sería interesante acompañar el experimento con vídeos de procesado industrial de envases como el siguiente.
Una aplicación en medicina de los plásticos con memoria de forma son las suturas termoplásticas biodegradables, que permiten realizar suturas quirúrgicas a la presión adecuada, optimizando la curación de las heridas. Este tipo de suturas son fabricadas por la compañía MnemoScience GmbH, Aachen, la cuall fue desarrollada en el Massachussets Institute of Technology, MIT. Estas suturas se emplean en procedimientos poco invasivos, como cirugías endoscópicas en las que las incisiones son tan pequeñas que no es fácil realizar una sutura manual.
Certos materiais plásticos ao ser quentados ata alcanzar o que se coñece como a temperatura de activación, permiten ser deformados elasticamente debido a ruptura de enlaces intermoleculares. Ao manipulalos e variar a súa forma, poden ser enfreados para conservar esta nova disposición pois manterán a estrutura que presenten no momento do arrefriamento. Se máis tarde, o plástico é quentado por encima da temperatura de activación de novo, este é capaz de recuperar a forma inicial. Esta memoria de forma, resulta moi interesante dende o punto de vista das posibles aplicacións. Buscando posibles aplicacións, atopei un estudo levado a cabo polos investigadores de General Motors. Este consiste na creación dun adhesivo moi forte mediante o emprego de polímeros con memoria de forma. O funcionamento do adhesivo baséase na capacidade de vinculación dos polímeros ao ser quentados e ao arrefrialos estes manterán estas unións. Romper estes enlaces mediante a forza sería moi difícil. Sen embargo, mediante un aumento da temperatura sería moi sinxelo. Este é un exemplo entre os moitos usos que teñen os polímeros con memoria de forma. Deixo tamén un vídeo moi interesante que explica como funcionan estes materiais, que principais problemas existen no seu uso e recollen diversas aplicacións dos mesmos (entre eles dentro do ámbito da medicina).
Estos materiales son increíbles. Además hay una gran variedad hoy en día con gran aplicación en industrias.
Propiedad muy interesante, con aplicaciones también en la aviación, como muestra este video de la NASA. Gracias al movimiento de secciones en el ala de un avión aumenta la estabilidad y la eficiencia, lo que se lleva haciendo desde los años 60. La innovación en este caso consiste en el método para doblarlas: aleaciones con memoria de forma. Consiguen alcanzar ángulos de 0 a 90 grados con una alta precisión.
Estos materiales son muy interesantes ya que permiten diversas aplicaciones y además, que respondan a ciertos estímulos en determinado momento de interés. Además del poliestireno y el polietileno, existe el pNIPAM (poly(N-isopropilacrilamida), que cuando se calienta por encima de los 32°C en agua, se produce una fase de transición por debajo de su forma hidratada se contrae y pierde casi el 90% de su volumen total. Esto es debido a que se sobrepasa su temperatura baja critica de solución (LCST), y entonces es ligeramente menos miscible que por debajo de esta temperatura, repeliendo el agua. Esto lo hace muy interesante para aplicaciones biomédicas, como ingeniera tisular, pues esta fase contraída se produciría a una temperatura cercana a la temperatura corporal. Se puede ver en este vídeo de YouTube.
Una vez más, podemos ver que existe la memoria de forma en materiales como el Nitinol o en materiales termorretráctiles como el Polietileno (PE) o el Poliestireno (PS). A colación de esto, cabe destacar y desmontar un mito bastante viralizado que se relaciona con la memoria genética de algunos alimentos, como el caso de la miel. A raíz de esto, se han encontrado numerosos vídeos en donde se muestra que al mezclar miel con agua y agitando levemente se aprecia una estructura hexagonal similar a la del panal. Expertas y expertos han confirmado y desmentido que esto sea así, dado que la miel no tiene genes. Los genes los encontramos en las células, pero la miel está formada por compuestos químicos, no por células. La miel sí puede contener partículas de polen que a su vez contendrían material genético, pero el ADN del polen que está en la miel no “sabe” ni mucho menos que esa miel una vez estuvo en un panal de cera con forma hexagonal.
El efecto de memoria de forma fue descubierto por Arne Olander en los años 30 en una aleación de oro y cadmio, pero no fue hasta 1960 cuando estos materiales empezaron a popularizarse gracias al descubrimiento del nitinol (aleación de níquel y titanio).
Hoy en día, se usan en equipos médicos y en material sanitario, desde implantes dentales hasta herramientas quirúrgicas, así en objetos de uso cotidiano como sujetadores con aros o en las molduras de las gafas.
O efecto memoria está presente en moitos fenómenos físicos e químicos máis aló dos elementos plásticos que son mencionados na maior parte das ocasións. Un dos elementos de uso máis común nos que se produce é na capacidade de certas baterías (NiCd, NiMH) cando se levan a cabo cargas incompletas das mesmas. Básicamente consiste na perda gradual da capacidade se son parcialmente recargadas cando anteriormente foron parcialmente descargadas. A batería semella «ter un efecto memoria» sobre a capacidade inferior. Este fenómeno foi descuberto nunha aplicación da NASA onde levaban sucesivas descargas das baterías ata o 25% e posteriormente recargas ata o 100% sen sobrecargar a batería (o que provocaría un efecto de ecualización que solventaría o problema). Despois deste repetido ciclado, produciuse unha perda da capacidade da batería por debaixo do mencionado 25%. A formación de cristales no interior das mesmas a causa dunha reacción química ó redor de dito porcentaxe ó quentarse a batería, debido a unha mala carga dende dito porcentaxe.
Muy interesante, una demostración sorprendente para despertar nuestra curiosidad sobre las propiedades y aplicaciones de los materiales. En esta sección de una antigua emisión del programa de divulgación Órbita Laika presentaron de forma amena algún ejemplo de los materiales con memoria de forma y usos ya comentados aquí.
A lo largo de los últimos años concepto de los materiales inteligentes y autorreparables ha ganado un interés creciente como resultado del surgimiento de una nueva clase de polímeros. Estos denominados polímeros con memoria de forma superan con mucho a las conocidas aleaciones metálicas con memoria de forma en sus propiedades. Como consecuencia de la fabricación y programación relativamente fáciles de los polímeros con memoria de forma, estos materiales representan una alternativa económica y eficiente a las aleaciones con memoria de forma bien establecidas. En los polímeros con memoria de forma, las consecuencias de una deformación intencionada o accidental causada por una fuerza externa pueden eliminarse calentando el material por encima de una temperatura de transición definida. Este efecto se puede lograr debido a la flexibilidad dada de las cadenas de polímero. Cuando se toma en consideración la importancia de los materiales poliméricos en nuestra vida diaria, encontramos un espectro adicional muy amplio de posibles aplicaciones para polímeros inteligentes que cubre un área inmensa: cirugía mínimamente invasiva, textiles de alto rendimiento, plásticos autorreparables, componentes en todo tipo de vehículos de transporte…Ver, ejemplo, Behl, M., Lendlein, A. (2011). Shape-Memory Polymers. Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. doi:10.1002/0471238961.1908011612051404
Este experimento se trata de una prueba muy sencilla que permite llevar a cabo su realización con elementos cotidianos como lo son los envases de ciertas marcas de yogures. Estos envases se componen de «materiales inteligentes» compuestos por polímeros capaces de recuperar su forma a través de la aplicación de calor después de haber sido transformados varias veces. Para que esto se pudiera conseguir, los polímeros fueron manipulados a nivel molecular para conseguir que cambiaran su forma ante un estímulo activador, en este caso el calor, pero hay más como la electricidad o la luz de alta frecuencia. Surgieron por primera vez en Japón en 1984 y rápidamente se extendieron por todo el mundo. La manera en la que se pueden moldear estos materiales tiene que ver con su calentamiento por encima de la temperatura de activación, lo que hace que pasen a un estado elástico que les permita deformarse. Una vez se enfrían, la deformación aplicada se mantiene en ese estado rígido, permitiendo que mantengan esa forma hasta volver a aplicar calor por encima de su temperatura de activación. Como vemos, estos materiales presentan grandes posibilidades a nivel de utilización, siendo aplicables en gran cantidad de sectores como en el sanitario o de transportes. Pueden suponer un gran avance en nuestra sociedad, por lo que su conocimiento a través de experimentos como este podrían ayudar enormemente a su popularización y progreso en las industrias y sectores.
Este es uno de los experimentos que más me ha gustado para poder hacer en la clase con los alumnos. No necesita de materiales complicados ni explicaciones muy elaboradas, ya que es muy simple. Muy útil para ilustrar los métodos de procesamiento de los materiales que tenemos a nuestra mano en el día a día, como ocurre con el vaso del yogur.
Considero que en este video se ofrece un claro ejemplo de termoplásticos. Por tanto, es una actividad idónea en el aula de tecnología para mostrar físicamente la diferencia entre termoplástico y termoestable. En el siguiente enlace, se observa las diferencias teóricas entre los distintos tipos de plásticos.
Estos materiales parecen propios de una película de Harry Potter. Es increíble la manera en la que pueden llegar a ser modificados sólo a través de aplicación de calor y frío. Además, son ideales para utilizar en el aula debido a que se encuentran en elementos asequibles de conseguir como envases de yogurt o de natilla que se pueden encontrar en los mercados donde se realizan las compras habituales. Además, estas formas específicas de los vasos se crean mediante tecnologías de fabricación de plásticos que son muy utilizadas en nuestro planeta, y que pueden ser relacionadas con varios temas transversales dignos de ser tratados en el aula. Entre estos temas se encuentran la utilización de materiales en la industria (tipos de materiales y usos tecnológicos propios) o la importancia del desarrollo sostenible y el reciclaje del plástico (tratando conceptos como la descomposición de los distintos materiales y la posibilidad de reutilizarlos para disminuir el impacto negativo de los residuos generados en el medioambiente).
Los materiales con memoria de forma, después de sufrir una deformación, pueden recuperar su forma original. Si lo describimos así, su comportamiento parece similar al de los materiales elásticos, pero en realidad son muy distintos. Su singularidad radica en que cuando la fuerza que provoca la deformación desaparece, su forma deformada se mantiene, y es necesario elevar la temperatura del material para que vuelva a su estado original. En cambio en los mateiales elásticos, al dejar de ejercer la fuerza este recupera su estado original. Entre otras aplicaciones, estos materiales se utilizan para unir tuberías, para abrir obstrucciones en el organismo (sector sanitario) o para modificar la geometría de las carrocerías de los coches o aviones mientras circulan (por lo tanto mejorar su aerodinámica).
Me parece muy bueno el vídeo que aparece en uno de los primeros comentarios en el que se ve un Yogurt volviendo a su forma original, se aprecia y explica mejor el concepto que en el video original, en el que la pieza podría no tener memoria de forma y simplemente aplanarse por el reblandecimiento del calor y la fuerza de la gravedad. Además algo tan cercano a los chavales como un «petit suisse». Inicialmente el hecho de aplicarse calor sobre un plástico conduce a su deformación, incluso en el caso de plásticos de memoria si se excede en la aplicación del calor, el material podría fundirse y pasar a estado líquido y emitir gases. Me gustaría aportar el siguiente enlace donde se habla de smart materials con estas propiedades de memoria de forma y otras características. Un ejemplo de aplicación con un proceso de ingeniería muy medido y estudiado podría ser el correspondiente a implantes médicos donde el calor corporal induce a la pieza a la expansión acomodándose perfectamente en una forma que solo podría obtenerse de un escaneado y fabricación en 3d de alta calidad.
El tema de los plásticos con memoria de forma me parece muy interesante. Estaría bien contar también con el ejemplo de la botella de PET, que incluso resulta más llamativo.
Es una forma muy práctica de mostrar como funcionan materiales que están en nuestro día a día como zapatos, o almohadas
Un buen experimento para acompañar en ESO con una demostración visual la explicación de los polímeros con memoria. Tanto el ejemplo que aparece en el video, como los otros dos ejemplos que hay en esta web (vaso de yogur y letras) son muy óptimos para esta demostración. También añadiría un material que no tenga memoria para ver la diferencia de comportamiento.
Me parece interesante relacionar esto con el funcionamiento dedeterminadas almohadas o colchones y explicar conceptos como la elasticidad y las propiedades mecánicas de los materiales viscoelásticos
Creo que puede resultar sorprendente y muy llamativo para explicar este concepto a los alumnos el llevar algún objeto cotidiano que posea esta propiedad, por ejemplo, unas gafas con montura de «perspex», un material con termo- memoria que retorna a su forma original. Hacerles ver las numerosas aplicaciones que tienen este tipo de materiales rd también fundamental, ya que incluso pueden salvarnos la vida! Es el caso de los «sten», unas mallas auto- expansibles que permiten «abrir» el vaso sanguíneo, mejorando así el flujo de sangre.
Este me parece un experimento interesante para explicar los conceptos de elasticidad y plasticidad y para comprender el comportamiento de materiales que están presentes en nuestro día a día.
Resulta interesante cómo aquellos materiales con «memoria de forma» son capaces de repetir este proceso infinidad de veces sin deteriorase. Además, este efecto de memoria se puede producir por cambio térmico o magnético, como ocurre, por ejemplo, en el caso de un nuevo material creado en 2019 en Suiza.
Experimento muy sencillo para comprender como funciona un plástico termorretráctil. Otro producto que encontramos con mucha frecuencia en nuestros hogares: en botellas de plástico, envases de comida, envases de productos de baño (bombas de baño), envolturas de CD, de platos desechables…
Me parece que el video que mencionas es una excelente herramienta educativa para enseñar a los estudiantes sobre los materiales termorretráctiles. Es impresionante ver cómo estos materiales cambian de forma y tamaño cuando se calientan, lo que ayudará a los estudiantes a comprender mejor el concepto. En la web divulgadores.com podemos ver una pequeña explicacion de como funciona un material con memoria de forma, en su caso el nitinol, con un pequeño fundamento teórico y dos sencillos videos.
Experimento muy sencillo, llamativo y muy curioso para enseñar a los alumnos en clase! Ellos aprenderán las características de los distintos plásticos que encontramos todos los días en nuestro entorno.
La introducción al fenómeno de memoria de forma en materiales termorretráctiles, como el Polietileno (PE) y el Poliestireno (PS), es clara y concisa. La explicación sobre cómo estos materiales vuelven a su forma original bajo condiciones específicas, como el calor, es fácilmente comprensible. El mencionar la relevancia y aplicaciones más específicas de estos materiales en la vida diaria podría fortalecer la conexión entre la teoría y su utilidad práctica.Ejemplos Prácticos en la Vida Diaria: a) Empaques Termorretráctiles: Películas termorretráctiles se utilizan en el empaque de productos para proporcionar un sellado ajustado al aplicar calor, asegurando la protección y presentación del contenido; b) Componentes Electrónicos: Algunos cables y conectores utilizan materiales termorretráctiles para proteger y aislar conexiones eléctricas, garantizando una conexión segura; c) Cables Eléctricos y Aislamientos: Tubos termorretráctiles se aplican en cables eléctricos para crear un aislamiento resistente y duradero, evitando cortocircuitos y daños; d) Stents Médicos: En medicina, se usan stents termorretráctiles que, al ser calentados dentro del cuerpo, se expanden para mantener abiertas las arterias bloqueadas; e) Ropa Técnica: Algunas prendas técnicas utilizan telas termorretráctiles que, al exponerse al calor corporal, se ajustan cómodamente al contorno del cuerpo.
Estos ejemplos demuestran cómo la memoria de forma en materiales termorretráctiles tiene aplicaciones extendidas en diversas industrias, desde el embalaje y la electrónica hasta la medicina y la moda, mejorando la eficiencia y funcionalidad de muchos productos en nuestra vida diaria.
Los materiales con memoria de forma, después de sufrir una deformación, pueden recuperar su forma original. Si lo describimos así, su comportamiento parece similar al de los materiales elásticos, pero en realidad son muy distintos. Su singularidad radica en que cuando la fuerza que provoca la deformación desaparece, su forma deformada se mantiene, y es necesario elevar la temperatura del material para que vuelva a su estado original. Hay materiales de cambio de forma que presentan dos memorias de forma a temperaturas distintas. Podríamos hablar mucho más de este tema pero para tener un contacto inicial este experimento, fácil de hacer nos queda muy bien en la memoria y seguro que ya no olvidaremos este concepto y como se produce.
Este tema de los materiales con memoria de forma me recordó a mis clases de Materiales en la carrera Varios compañeros hablaron en sus comentarios del Nitinol, aleación de níquel y titanio, uno de los materiales con memoria de forma más utilizados en la actualidad (los que hemos llevado aparato en los dientes lo conocemos). ¿Pero cómo programamos esta memoria de forma? En el siguiente experimento nos explican que los materiales con memoria de forma tienen múltiples fases sólidas: una fase de BAJA TEMPERATURA que conocemos como MARTENSITA y una de ALTA TEMPERATURA, donde el alineameanto atómico del material cambia a otra fase, que llamamos AUSTENITA. Una aleación metálica poseerá memoria de forma si después de una deformación permanente a baja temperatura, esta recupera su forma inicial con un simple calentamiento.
Experimento que a simple vista parece simple, pero Benito al enseñárnoslo en clase nos sorprendió bastante, por lo que supongo que para alumnos de Secundaria debe de ser realmente brillante, además de simple para hacer en clase o en casa sin necesidad de materiales muy complicados ni grandes explicaciones científicas. Un buen ejemplo que podría ser para confirmar este experimento de “memoria de forma” para los alumnos es que en sus casas prueben con distintos elementos de plástico que ya no vayan a ser utilizados, pudiendo ver así sus formas, si recuperan su estado basal, diferentes características… Un claro y fácil ejemplo con un clip.
Artículo muy interesante y visual para alumnos de ESO acerca de los polímeros con memoria de forma.
Referencia: M.A. Malmierca, I. Mora-Barrantes, P. Posadas, A. González-Jiménez, A. Marcos-Fernández, A. Rodríguez, L. Ibarra, J.L. Valentín (2012). Polímeros con memoria de forma: Un nuevo horizonte para los elastómeros. Revista de plásticos modernos: Ciencia y tecnología de polímeros, 104 (671), 104-111.
Con el ejemplo de los yogures es una forma sencilla y visual de introducir en el aula ejemplos de plásticos y sus propiedades. Aprovecharía siempre este tipo de contenido para concienciar de la importancia de reciclar, detallando el proceso.
Como dije en un vídeo anterior muy parecido, me parece fascinante poder asociar el concepto «memoria» a los materiales, personalmente cuando lo escuché por primera vez me despertó curiosidad. Aunque la verdad que el objeto del vídeo no es tan sorprendente como el del yogurt, y realizar el experimento no es muy llamativo (aplicar calor en el material), saber que los materiales, después de tanto tiempo, vuelven a su estado original es bastante interesante y muy visual para el alumnado, que va a tener mucho más interés en comprender cuál es el fenómeno por el que esto pasa.
Un experimento muy interesante. Al utilizar materiales con memoria de forma, los estudiantes pueden realizar pruebas prácticas que no solo facilitan la comprensión de conceptos, sino que también promueven el pensamiento crítico al diseñar y analizar experimentos. Además, los alumnos podrán entender la memoria de forma en aplicaciones cotidianas y campos tecnológicos, dndo a los estudiantes una comprensión más profunda de su aplicación en la vida real y en la ciencia.
Este experimento es una forma muy ilustrativa de ejemplificar las propiedades de los diferentes polímeros plásticos. Como forma de establecer una relación de tipo CTSA, se podría comentar en clase algo relacionado con la importancia del reciclaje y lo preocupante que es la creciente producción de plásticos en nuestra sociedad.
La aleación de niquel y titaneo(Nitinol) es una alecación metálica que tiene memoria de forma, tal y como se a dicho ya en varios comentarios. A continuación os dejo un link a un video reciente donde se observa tal fenómeno en este material al calentarlo.
Como futuro profesor, encuentro este experimento fascinante y muy útil para el aula. La demostración de la memoria de forma en materiales como el poliestireno es visualmente impactante y fácil de realizar con objetos cotidianos como vasos de yogur. Es una excelente manera de introducir conceptos de ciencia de materiales, propiedades térmicas y estructura molecular de polímeros.
El experimento de «memoria de forma» demuestra cómo ciertos materiales, al ser calentados, pueden recuperar su forma original debido a la reestructuración de sus enlaces moleculares. En el caso del poliestireno, al aplicar calor, se rompen los enlaces intermoleculares, permitiendo que las cadenas poliméricas se estiren y el material se moldee. Si se enfría rápidamente, mantiene la nueva forma. Al volver a calentarlo, las cadenas tienden a regresar a su disposición inicial, recuperando así su forma original. Este fenómeno es observable, por ejemplo, al calentar un recipiente de yogur hecho de poliestireno, que vuelve a su forma plana original. Este comportamiento se debe a la naturaleza termorretráctil del material, que responde al calor contrayéndose y recuperando su forma previa. Implementar este experimento en una clase de educación secundaria es valioso por varias razones: Comprensión de conceptos científicos: Permite a los estudiantes observar de manera tangible cómo el calor afecta la estructura molecular de los materiales, facilitando la comprensión de conceptos como enlaces intermoleculares y propiedades de los polímeros. Aplicación práctica: Demuestra cómo los materiales con memoria de forma se utilizan en la vida cotidiana, desde envases hasta dispositivos médicos, mostrando la relevancia de la ciencia en el mundo real. Fomento de la curiosidad científica: Experimentos visuales y sorprendentes como este pueden despertar el interés de los estudiantes por la ciencia y la ingeniería, motivándolos a explorar más sobre el tema. Desarrollo de habilidades experimentales: Al realizar el experimento, los estudiantes practican el método científico, desarrollan habilidades de observación, análisis y comprensión de procesos físicos y químicos.