Materiales inteligentes y modernos – termocrómicos, fotocrómicos, aleación con memoria de forma, grafeno, espuma metálica, titanio, fibra de carbono
TecnologíaIngeniería mecánicaEdades 16–17
Cargando…
Inicia sesión para usarUn laboratorio virtual: calienta o enfría un pigmento termocrómico, un cristal líquido termocrómico y un alambre de nitinol, e ilumina con luz UV una lente fotocrómica; sigue la gráfica en el tiempo y anota los resultados en una tabla. Compara la densidad, la resistencia, la rigidez, la conductividad eléctrica y térmica y el coste del grafeno, los nanotubos de carbono, el compuesto de fibra de carbono, la aleación de titanio, la espuma de aluminio y el nitinol con el aluminio y el acero. Resuelve seis encargos de diseño eligiendo un material y un componente, con comentarios para cada requisito.
Lección: Materiales modernos e inteligentes: materiales inteligentes, nanomateriales y compuestos
Qué muestra
Los materiales inteligentes cambian una propiedad cuando cambia su entorno y vuelven a su estado cuando el estímulo desaparece. Los pigmentos termocrómicos cambian de color a una temperatura fijada; los fotocrómicos se oscurecen con luz ultravioleta; una aleación con memoria de forma como el nitinol se dobla en frío y recupera su forma recordada al calentarla por encima de su temperatura de transformación. Los materiales modernos buscan altas prestaciones: el grafeno y los nanotubos son resistentísimos y conductores a escala nanométrica, los compuestos de fibra de carbono y el titanio son resistentes para su peso y las espumas metálicas son muy ligeras y absorben impactos.
Cómo usarla
En Laboratorio, elige una Muestra, ajusta Temperatura de la placa y Lámpara UV, y mueve Temperatura de cambio de color o Temperatura de transformación Af. Pulsa Doblar el alambre y luego caliéntalo. Pulsa Anotar resultado para añadir una fila. En Comparar materiales, elige una Propiedad y toca una barra. En Encargo de diseño, elige Encargo, Material principal y Componente extra.
Parámetros que puedes cambiar
- Pantalla Laboratorio, Comparar materiales, Encargo de diseño
- Muestra Pigmento termocrómico, Cristal líquido termocrómico, Pigmento fotocrómico, Alambre con memoria de forma (nitinol)
- Temperatura de la placa caliente/fría -10–100 °C
- Intensidad de la lámpara UV 0–100 %
- Temperatura de cambio de color del pigmento 15–45 °C
- Temperatura de transformación Af del nitinol 20–90 °C
- Velocidad de la simulación ×1 (tiempo real), ×5, ×20
- Propiedad que se compara Densidad, Resistencia a la tracción, Rigidez (módulo de Young), Resistencia específica, Conductividad eléctrica, Conductividad térmica, Coste relativo
- Encargo de diseño Patito termómetro de baño, Gafas que se adaptan a la luz, Abridor de ventana de invernadero, Cuadro de bicicleta de carreras, Absorbedor de choque de coche, Electrodo de pantalla plegable
- Material principal Pigmento termocrómico en plástico, Pigmento fotocrómico en plástico transparente, Nitinol (aleación con memoria de forma), Grafeno, Nanotubos de carbono, Compuesto de fibra de carbono (CFRP), Aleación de titanio, Espuma de aluminio, Aleación de aluminio, Acero dulce, Policarbonato (plástico común)
- Componente extra Ninguno, Termistor + LED + pila, Sensor de luz + capa LCD + pila, Termistor + motor + pila, Muelle de acero de retorno
Preguntas para explorar
- ¿Por qué un abridor de ventana de invernadero con nitinol necesita un muelle de retorno para cerrarla?
- ¿Por qué las gafas fotocrómicas se oscurecen menos dentro de un coche y en un día caluroso?
- ¿Por qué no se fabrican cuadros de bicicleta de grafeno si es un material resistentísimo?
