Materiales Bumerán. La forma de la memoria.

Los materiales con memoria de forma comparten una propiedad extraordinaria: pueden ser aplastados, encogidos o retorcidos en numerosas configuraciones, pero cuando son calentados por encima de cierta temperatura crítica retoman su forma original. Los primeros materiales de esta clase en ser estudiados fueron aleaciones metálicas.
Las aplicaciones potenciales de estos materiales capaces de retornar a su forma original incluyen dispositivos biomédicos que se pueden alojar en distintos tejidos, o bien, ya metidos en el gasto de la imaginación, en complejas estructuras espaciales que pueden llevarse al espacio plegadas en forma compacta, y ser desplegadas al alcanzar su objetivo orbital.
Este efecto se puede deber en algunos casos a un cambio térmico o magnético. Por ejemplo, las aleaciones con memoria de forma de níquel-titanio (Nitinol) responden a cambios térmicos. Se aprovechan en la clínica para aplicaciones como cánulas intravenosas, sistemas de unión y separadores. En la ortodoncia, para alambres dentales. En la robótica, para crear músculos artificiales. Por otro lado, existen aleaciones con Memoria Ferromagnética, o FMSA, que aún se están explorando pero que dilatan el horizonte de las aplicaciones.
En relación a los polímeros capaces de recordar su forma original hay otras ventajas significativas sobre los metálicos y las aleaciones, ya que tienen baja densidad, óptima moldeabilidad y costos muy bajos. Últimamente, gracias a nuevos análisis realizados por investigadores del Massachusetts Institute of Technology (MIT), el comportamiento de estos interesantes materiales ha sido modelado matemáticamente en gran detalle, lo cual va a facilitar algunos diseños más precisos de estructuras hechas de polímeros con memoria de forma.

De regreso al origen
Vikas Srivastava, Shawn Chester, y el equipo de Lallit Anand del MIT, acaban de publicar sus estudios sobre un material polimérico con memoria de forma que puede duplicar su tamaño. Esta capacidad adicional podría posibilitar el diseño de geometrías más complejas, algo crucial para amplificar a la vez sus aplicaciones. Asimismo, describieron al material como más blando, con una consistencia parecida a la de la goma, “que puede ser menos propenso a dañar los tejidos circundantes cuando se le use en dispositivos biomédicos”.
Los investigadores consideran que la simulación numérica que han desarrollado, al predecir sus tensiones estructurales y otros parámetros, les permite diseñar con bastante precisión sistemas y dispositivos a partir de polímeros con memoria de forma. Además, las simulaciones llevadas a cabo ya han sido confirmadas en pruebas de laboratorio, lo que facilita la labor de optimizar los diseños para nuevas aplicaciones.
Cicatrices invisibles
En el ámbito de los laboratorios esta tendencia se confirma, y de acuerdo con el boletín informativo de la Fundación OPTI, Investigadores de la Universidad del Estado de Arizona, en Estados Unidos, elaboraron un material que puede detectar los daños en su estructura y repararlos. El objetivo de la investigación es el simular la capacidad de los sistemas biológicos, como la piel, “de sentir la presencia de algún daño, detener su progreso, y regenerarse.”
El nuevo material, bautizado por los científicos como “estructura autónoma adaptativa”, utiliza polímeros con memoria de forma y una red embebida de fibra óptica. Esta red actúa, tanto de sensor detector de daños, como de sistema proveedor de estímulos térmicos para producir una respuesta que imita las características de los sistemas biológicos.
A través de la fibra óptica para calentar de manera local el material, un láser infrarrojo estimula los mecanismos de reparación y su endurecimiento. A partir de ese punto, y gracias al efecto de memoria de forma la fisura puede cerrarse, recuperando hasta un 96% de la resistencia original del objeto. El material y el proceso de reparación se pueden aplicar en medio de la operación, lo cual no ha sido posible con otras técnicas existentes.