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En términos generales, son un tipo de materiales, una nueva generación de materiales derivadas de la nanotecnología, cuyas propiedades pueden ser controladas y cambiadas a petición.

Es una de las principales líneas de investigación de la nanociencia con aplicaciones a muchas industrias (desde las textiles a la industria de la Defensa). Por ejemplo: fibras inteligentes para la ropa (Smart Fibres, Fabrics and Clothing). Sistemas inteligentes para diversas aplicaciones (Smart Systems: Microphones, Fish Farming).

Los materiales inteligentes tienen la capacidad de cambiar su color, forma, o propiedades electrónicas en respuesta a cambios o alteraciones del medio o pruebas (luz, sonido, temperatura, voltaje). Estos materiales podrían tener atributos muy potentes como la auto reparación.

Relacionados con esto están los súper materiales (Super materials) con extraordinarias propiedades. La capacidad de crear componentes con precisión atómica puede llevar a estructuras moleculares con interesantes características tales como una alta conductividad eléctrica o potencia.

Tomando en cuenta la investigación Actimat (2003) de acuerdo con Matellanes, Cuevas, Clemente y Allue (2003) los materiales inteligentes se clasifican de acuerdo a su funcionamiento de la siguiente manera:

a) Materiales Electro y Magnetoactivos

Actimat (2009) de acuerdo con García, Pablos y López (2004) expresan que son aquellos que actúan, responden o reaccionan ante cambios eléctricos o magnéticos. Normalmente se utilizan en sensores.

 Capacidades

Síntesis de nuevos materiales electroactivos y desarrollo de formulaciones  Desarrollo de prototipos que integren dichos materiales:

- Sensores electroquímicos - Electroactuadores - Dispositivos Electrocrómicos - Electro membranas - Células fotovoltaicas - Electrónica molecular

 Caracterización de materiales electroactivos y de dispositivos: - Medidas de conductividad iónica y electrónica

- Medida de la eficiencia de los dispositivos que integran materiales electroactivos - Estudios de comportamiento frente al ciclado de los dispositivos

b) Materiales Fotoluminiscentes o fotoactivos

Según Actimat (2003) de acuerdo con Matellanes, Cuevas, Clemente y Allue (2003), Los materiales fotoactivos o Fotoluminiscentes son aquellos capaces de responder de una manera diferenciada a ser expuestos a la luz (solar o artificial). Tiene la capacidad de retener la luz ambiente ya sea solar o artificial reteniendo la energía, en cuanto dejan de recibirla ya sea durante la noche o en un corte de energía, estos materiales van a exteriorizar esa energía en forma de alta luminiscencia.

Los materiales Fotoluminiscentes, se pueden desglosar en: Fluorescentes, fosforescentes y electroluminiscentes.

Son ya aplicados a sistemas de señalización y seguridad. En el caso de los electroluminiscentes, emiten luz fría y su disposición en forma de film (lámparas planas) están siendo combinados en piezas plásticas mediante técnicas como IMD (In Mold Decoration) para realizar piezas 3D que emiten luz propia.

Figura 2.46. Materiales Fotoluminiscentes Fuente: www.seguridadencarteles.com

Fluorescentes: Según Actimat (2003) de acuerdo con Matellanes, Cuevas, Clemente y Allue (2003) son materiales que tienen la propiedad de emitir luz cuando son expuestos a radiaciones del tipo ultravioleta, rayos catódicos o rayos X. Las radiaciones son absorbidas por el material (invisibles al ojo humano), y son transformadas en luz visible, es decir, en una longitud de onda mayor al incidente. Su efecto culmina en cuanto desaparece la fuente de excitación.

Fosforescentes: Según Actimat (2003) de acuerdo con Matellanes, Cuevas, Clemente y Allue (2003) son materiales que poseen la capacidad de emitir luz después de haber sido tocados por luz natural o artificial. Su emisión de luz continúa después de que la fuente de excitación ha sido cesada, esto los diferencia de los fluorescentes.

Electroluminiscentes: Según Actimat (2003) de acuerdo con Matellanes, Cuevas, Clemente y Allue (2003) son materiales que al ser estimulados con electricidad responden produciendo luces de diferentes colores.

c) Materiales cromoactivos

Para Actimat (2009) de acuerdo con García, Pablos y López (2004), Son materiales que tiene la capacidad de responder con un cambio de color ante un estímulo externo (presión, radiación UV, rayos X, temperatura, etc.) se denominan Cromoactivos. Como por ejemplo en artículos de hogar (envases microondas, sartenes, mangos

Se pueden clasificar en: fotocrómicos, termocrómicos y Electrocrómicos.

Figura 2.47. Materiales Cromoactivos Fuente: www.actimat.es

Fotocrómicos: Según Actimat (2003) de acuerdo con Matellanes, Cuevas, Clemente y Allue (2003) son aquellos materiales que cuando incide sobre ellos la luz solar, o luz con elevado componente UV, cambian de forma reversible su color. El color desaparece cuando cesa la excitación. Estos materiales no se ven en la oscuridad. Sus aplicaciones fundamentales es en temas de seguridad (tinta invisible, detección de documentos), en temas publicitarios (carteles, camisetas, zapatos, cordones, bolsos, folletos...etc) y en óptica (lentes).

Termocrómicos: Según Actimat (2003) de acuerdo con Matellanes, Cuevas, Clemente y Allue (2003) son materiales que cambian reversiblemente de color con la temperatura. Permiten seleccionar el color y el rango de temperaturas, lo que permiten un rango muy amplio de aplicaciones. Normalmente son de naturaleza semiconductora, sus aplicaciones fundamentales son la señalización (etiquetado/control temperatura-cadena frío-), seguridad (tuberías y conducciones, elementos peligrosos, etc.), artículos del hogar (envases microondas, sartenes, placas calefactoras, vasos-jarras, etc.).

Electrocrómicos: Según Actimat (2003) de acuerdo con Matellanes, Cuevas, Clemente y Allue (2003) son los materiales que al aplicarles una diferencia de potencial, cambian su espectro de absorción y, generalmente, su color.

d) Materiales con Memoria de Forma

Para Yawny (2000), Son materiales que una vez han sido deformados son capaces de volver a sus forma primaria. Esta transformación puede ser inducida por cambios de temperaturas, aplicación de esfuerzos externos o la combinación de ambos.

Se pueden clasificar según el tipo de fuerza aplicada al material: campos térmicos o magnéticos.

e) Materiales Piezoeléctricos

Según García, Pablos y López (2004), Son materiales con la capacidad para convertir la energía mecánica en energía eléctrica y viceversa, son ampliamente aplicados como sensores y actuadores, vibradores, zumbadores, micrófonos, etc. En la actualidad además de los cerámicos, existen polímeros piezoeléctricos como el PVDF, que en forma de films son fácilmente incorporados a plásticos y composites.

Los materiales Piezoeléctricos son utilizados a vez para disminuir el ruido ya que detectan la presión del aire a través de ondas de sonido y convierte ese estimulo en una señal eléctrica que alimenta un actuador este realiza una contrafase y el ruido disminuye y hasta suele anularse.

Existen otros sensores como la fibra óptica, que permite medir la mayoría de las propiedades físicas: desplazamiento, fuerza, fluidez, temperatura, presión, rotación, acústica, campo magnético, campo eléctrico, radiación, vibración, daños. También es aplicable al control del fraguado de cemento en piezas prefabricadas, estructuras industriales, grúas, estructuras de máquina herramienta, aerogeneradores, etc.

Figura 2.48. Materiales inteligentes como sensores y actuadores Fuente: García, López y Pablos (2004)

Con la llegada de la domótica y las casas inteligentes, donde se intenta prescindir de la mano del hombre en todas las tareas del hogar (reparación, limpieza y mantenimiento), la limpieza se complica aún más y se requiere de nuevas soluciones. La tecnología de la fotocatálisis aplicada a los materiales constructivos, permite facilitar la limpieza de las construcciones, gracias al uso de estos materiales novedosos.

Según Rossi (2010) La tecnología aplicada a los materiales está produciendo día a día, nuevos materiales de construcción, algunos realmente asombrosos. La mayoría de ellos no sólo son amigables con el ambiente sino que, además, ahorran dinero, ya sea en la construcción misma como en el uso cotidiano de la propiedad. Estos son:

f) Panel de aluminio autolimpiante

Según Rossi (2010) es un panel, de aluminio autolimpiante que bajo la radiación solar e incluso con una ligera humedad del aire, en conjunto con su revestimiento de dióxido de titanio sensible a la luz actúa como un catalizador: Mediante los electrones liberados por la luz UV en la superficie se forman radicales que descomponen las sustancias orgánicas y las partículas de humo, son mayormente utilizados en fachadas, y en su condición son respetuosos con el medioambiente. Una de las marcas mas reconocida a nivel mundial es el EcoClean™ .

Según indica el fabricante, una fachada de 929m2 compensa la contaminación que producen 4 automóviles en un día; o, lo que es lo mismo, produce el mismo efecto descontaminante que 80 árboles. Actúa con ayuda del sol y la lluvia, tanto para auto- limpiarse como para eliminar el smog del ambiente.

g) Vidrios autolimpiante

Según Rossi (2010) Poseen una película fotocatalizadora que actúa en combinación con la luz UV atacando la suciedad y formando una película hidrófila sobre el vidrio que se desprenderá con el agua de lluvia deshaciéndose. Una vez que el agua se evapora, el vidrio queda seco y limpio.

Estos vidrios duran más tiempo limpio y su limpieza es más sencilla. Por consiguiente se ahorra dinero en mantenimiento. Son ideales para zonas de difícil acceso. La película fotocatalizadora dura lo mismo que el vidrio y su aspecto no difiere del de un vidrio común.

Estos vidrios son amigables con el medioambiente, pues la fotocatálisis es un proceso limpio y los vidrios requieren menos lavados y por tanto reducen el consumo de agua y detergentes.

h) Revestimiento de cerámica en seco

La empresa alemana NBK (2005) ha creado un sistema de fachadas ventiladas, que aumenta la eficiencia de la aislación térmica de las paredes. Además, es un sistema totalmente seco, que permite reducir el tiempo de trabajo y la mano de obra necesaria para revestir cada fachada.

Según la empresa alemana NBK (2005) El revestimiento de cerámica en seco, se trata de unas placas dobles de cerámica, para revestimiento exterior, con huecos entre ambas placas. Las placas se sostienen sobre unos perfiles especiales de aluminio, que las

mantienen a pocos centímetros de distancia de la pared aislada, lo que genera, automáticamente, una cámara de aire.

En verano, las placas absorben el calor del sol y lo eliminan hacia arriba, como una chimenea, a través de los huecos. En invierno, retienen el calor del sol sin perderlo, ya que, al tener el sol con un ángulo diferente, no se acumula suficiente calor para crear el “efecto chimenea”.

i) Reducción de la contaminación: Cemento Traslucido

John Harrison (2001), un inventor australiano, tiene desarrollado este nuevo cemento que se basa en el carbonato de magnesio en lugar de calcio carbonato, y absorbe dióxido de carbono desde la atmósfera. Una tonelada de concreto hecho con el cemento puede absorber alrededor de 0,4 toneladas de de dióxido de carbono a medida que se endurece, y la torre de bloques. Reducir a la mitad la cantidad de dióxido de carbono se produce durante la fabricación. También afirma que su versión es más accesible y más perdurable, durante el fraguado y endurecimiento, un proceso llamado carbonatación reabsorbe el CO2 del aire.

Se trata de un material novedoso, ya que tiene la luminosidad de un cristal arenado, lo que significa que a través de él pasa la luz, permitiendo ver las formas, luces y colores.

Asimismo el cemento traslúcido, al permitir el paso de la luz solar, contribuye a la disminución del uso de luz artificial, lo que redunda en ahorro energético

j) Texlon Sistema de Techo (Texlon®)

Según la empresa Vector-Foiltec inventores de este material en 1987, Texlon® es un sistema de revestimiento dinámico e inteligente que tiene la capacidad para ajustar su sombra, térmica y estética características como el sol se mueve a través de la el cielo, en respuesta a programa específico y climáticas requisitos. De película de fluoroplástico, Texlon es de auto-limpieza y no se deteriorará con exposición a rayos UV.

Está diseñado para soportar la nieve local y las cargas de viento, además de granizo. Los elementos de lámina Texlon se estabilizan por un ligera sobrepresión entre las capas individuales.

Los elementos llenos de aire evitan que las hojas se conviertan en holgura. Además, el aire llena cámaras de dotar al sistema de la azotea, con su excelente propiedades de aislamiento térmico. Con el Texlon Sistema de techo es transparente, y a una avería en el suministro de aire sólo afectará a las propiedades aislantes, y el edificio permanecería intacto.

k) Vidrio Difusor de luz

Según la empresa OKALUX un vidrio difusor de luz es aquel que produce iluminación en el ambiente sin sombras duras, se basa en un capilar de luz rápido, con una placa situada en el espacio colocada entre paneles, también pueden ser producidos como vidrio curvado en paneles opacos.

Dependiendo de la orientación geográfica y la inclinación de los paneles de vidrio, se puede controlar la luz solar de acuerdo con la época del año y la hora del día.

l) Solar Wall

Según Rossi (2010) El sistema Solar Wall se basa en un metal (aluminio o acero) de revestimiento, el sistema opera de una manera muy sencilla utilizando métodos económico y ambientalmente benigna energía solar para la calefacción de edificios. Solar Wall también reduce la pérdida de calor durante la construcción el invierno. Todos los edificios pierden calor a la al aire libre. Incluso por la noche, un Solar Wall actúa para reducir la pérdida de calor de la construcción.

El aire caliente entre el Solar Wall y el edificio se levanta y se ventila a través de agujeros en la parte superior del revestimiento. Esto reduce enfriar cargas en el edificio. Ventilación fresca el aire se dibuja directamente en el edificio a través de bypass

amortiguadores. Tiene una eficiencia de funcionamiento de hasta 75% (clasificado por tanto gobiernos de Canadá y Estados Unidos).

m) Thin-Film Fotovoltaica

Para la empresa Iowa Thin Film, los Panales fotovoltaicos se han convertido en módulos, que con el pasar de los años han evolucionado hasta convertirse en capas delgadas, flexible, y elegantes elementos de diseño arquitectónico. Esta evolución ha sido impulsada por la nueva película delgada fotovoltaica de las tecnologías en materiales. Capas PV de silicio cristalino es la tecnología estándar para la producción de electricidad solar. Cada célula contiene material de silicio dopado que captura longitudes de onda de luz que convierten la luz solar en electricidad. El silicio arroja electrones cuando se expone a la luz solar, creando una carga eléctrica que puede se "cosechar" y luego se utiliza.

Una nueva generación de módulos fotovoltaicos solares, producida exclusivamente por las tecnologías de Iowa Thin Film con DuPont Tefzel fina de alto rendimiento, película de fluoropolímero como un encapsulante que ya está ayudando a arquitectos al el estudio de las formas de integrar esta tecnología en sus diseños estructurales.

n) Encimeras con luz propia

Según Rossi (2010) Un material decorativo, más que constructivo, es el Thinkglass, especialmente utilizado para encimeras de baños, cocinas, desayunadores y mostradores, entre otros usos. Se trata de una placa de vidrio, que viene en diferentes espesores, texturas y colores, a la que se puede incluir, a pedido, un sistema de leds del color deseado, que ilumina el vidrio por dentro. El Thinkglass también se puede usar para pisos, paredes, puertas, ventanas y murales decorativos.