Comportamiento Termomecánico de Compuestos Activos Preparados con Nanocompuestos de Epoxi/Organoclay e Hilos de Aleación con Memoria de Forma de Ni-Ti

Thermomechanical Behavior of Active Composites Prepared with Epoxy/Organoclay Nanocomposites and Ni-Ti Shape Memory Alloy Wires

En este trabajo, se seleccionaron nanocompuestos de epoxi/organoarcilla como matriz por presentar valores de temperatura de transición vítrea (Tg) y estabilidad térmica suficientemente elevados para ser incorporados en aleaciones con memoria de forma (SMA). Cuatro fracciones de volumen de alambres de SMA que contenían Ni-Ti (1,55, 2,56, 3,57 y 4,54%) se embebieron en éter diglicidílico de bisfenol A (DGEBA), se curaron con la amina aromática 4,4-diamino difenil sulfona (DDS) y contenían 1 phr de organobentonita purificada (APOC). 

La formación del nanocompuesto se confirmó mediante análisis de difracción de rayos X, mientras que la transformación de fase de los alambres Ni-Ti se determinó mediante análisis mecánico dinámico (AMD). Las muestras de los compuestos activos preparados a partir de matriz de nanocompuesto y alambres de Ni-Ti se caracterizaron principalmente por DMA. Se observó una recuperación del módulo de almacenamiento del compuesto activo durante el calentamiento en el intervalo de transformación de fase de los alambres de Ni-Ti cuando la fracción de volumen se mantuvo en torno al 3,5%.

INTRODUCCIÓN

Los materiales compuestos activos, frecuentemente referidos como composites inteligentes, se pueden obtener al incorporar hilos o partículas de aleación con memoria de forma (LMF) dentro de una matriz polimérica deseada. Este tipo de material abre nuevas posibilidades e innovaciones tecnológicas, respondiendo a la necesidad de materiales más fuertes, ligeros, versátiles y especialmente con capacidades de funcionalidad controlada por condiciones ambientales como temperatura y campos magnéticos, lo cual podría ser una realidad industrial en un futuro cercano.

Los LMF se han utilizado en diversas aplicaciones como actuadores termomecánicos en sectores tan variados como la biomedicina, el petróleo y gas, la industria aeroespacial, automotriz, mecatrónica y electrónica. Numerosos estudios documentados en la literatura se centran en la incorporación de LMF en sistemas epoxídicos. Este avance tecnológico responde a la necesidad de utilizar materiales con propiedades específicas que no se encuentran en un único material, sino que se logran combinando diversos componentes para obtener propiedades únicas.

Los materiales metálicos que exhiben el fenómeno de memoria de forma (SMA) son considerados actuadores termomecánicos intrínsecos debido a su habilidad para experimentar un desplazamiento significativo con la recuperación de deformaciones bajo cambios de temperatura. Esta reversibilidad en la forma permite recuperar hasta un 8% de deformación previamente introducida con solo calentamiento, a diferencia de la dilatación térmica típica de los metales convencionales.