Aunque te parezca increíble, los materiales pueden recordar, pero no lo hacen como nosotros.
Hay varias clases de materiales que pueden presentar este efecto de memoria, los primeros que se descubrieron fueron unas aleaciones metálicas un poco especiales. A veces, cuando mezclamos dos materiales distintos, por muy bien que los revolvamos, seguimos viendo por separado pequeñas partes de uno y otro. Por ejemplo, si mezclamos azúcar con canela, de lejos nos parece una sola cosa; sin embargo, si nos acercamos mucho, vemos que siguen distinguiéndose los cristalitos de azúcar y el polvo de canela. Esto no pasa en una aleación metálica: cuando aleamos dos metales, el resultado es un material en el que no podemos distinguir las porciones de los dos metales por separado. Y dentro de las aleaciones metálicas, hay un grupo que son capaces de recordar.
¿Cómo se hace?
Un material con memoria de forma puede deformarse casi tanto como queramos, pero al calentarlo recuperará su forma original. Imaginemos, por ejemplo, un clip hecho de alambre de aleación con memoria de forma. Para hacer la forma del clip, trabajamos el alambre a una temperatura alta; a esa temperatura, los átomos que lo forman se colocan unas posiciones determinadas, es lo que llamamos estructura cristalina. Una vez que el alambre está frío, podemos deformarlo y entonces los átomos se tienen que recolocar, como si deformamos una caja que contiene bolas. Sin embargo, si calentamos el clip, sus átomos se volverán a colocar en sus posiciones originales, recuperando así su forma.
Si te parece increíble, mira alguno de estos vídeos:
Aunque los primeros materiales con memoria que se prepararon fueron aleaciones de níquel y titanio, hay otros materiales muy conocidos por todos que también tienen esta propiedad. Si quieres descubrir cuáles, te tendrás que comer un yogur... o ver este vídeo:
Estos materiales se pueden utilizar para muchas cosas, por ejemplo, para hacer músculos artificiales, para mover las alas que los aviones abren al despegar o aterrizar (flaps), para fabricar gafas irrompibles y para muchas cosas más.
Os aportamos información adicional con un poco más de base física...
Pero, ¿qué pasa de verdad a escala microscópica?
El origen del efecto se encuentra en la transformación de fase de austenita a martensita, dos fases que se diferencian en su estructura cristalina.
Cuando el material se conforma a una
temperatura determinada se estabiliza una determinada configuración de fases.
La transformación de fase austenita-martensita puede inducirse también por deformación, y eso es lo que hacemos. Al deformar el material provocamos el cambio de fase, que conlleva un cambio de forma de la estructura cristalina, es decir de la forma en la que los átomos se disponen en el cristal. Una vez deformado el material, al calentarlo, lo que estamos haciendo es revertir el cambio de fase, de manera que los átomos vuelvan a su disposición original.
Aunque hasta aquí nos hemos referido a lo que podríamos llamar efecto de memoria térmico, el efecto de memoria también se puede inducir en algunos materiales mediante la aplicación de campos magnéticos.
Para comentar en clase las aplicaciones de biomateriales con memoria y otros aspectos curiosos sobre superelasticidad, este enlace
Proponemos una actividad: Si has visto el vídeo del yogur, verás que es muy fácil reproducirlo. Si en YouTube® introduces "aleaciones con memoria de forma” como parámetro de búsqueda, encontrarás experimentos similares con corcho.
También se pueden encontrar vídeos muy llamativos sobre aplicaciones: robots, tejidos que incorporan alambres con memoria de forma, etc. Se puede sugerir a los alumnos que dejen volar su imaginación y busquen o inventen posibles aplicaciones.
Este recurso ha sido preparado por Paloma Fernández Sánchez, que es investigadora en el Departamento de Física de los Materiales de la Universidad Complutense de Madrid, y miembro de la Comisión Permanente de ENCIENDE.
