Materiales poliméricos resistentes a la corrosión con memoria de forma, parte 1

Las aleaciones con memoria de forma, materiales capaces de deformarse y mantener la deformación y, además, capaces de regresar a la posición inicial, se valoran para una variedad de aplicaciones, desde actuadores hasta microdispositivos flexibles.

La memoria de forma y la memoria están estrechamente relacionadas y la relación entre ellas puede afectar nuestros resultados de aprendizaje y nuestra calidad de vida.

La memoria de forma se refiere a nuestra capacidad para reconocer características como la forma, el tamaño, la ubicación y el color de los objetos a través de la memoria visual. Es muy importante en nuestra vida diaria porque afecta nuestra capacidad de percibir y procesar cosas. Por ejemplo, si podemos identificar con precisión diferentes orientaciones, tamaños y formas del mismo objeto, podremos captar mejor las propiedades y características del objeto.

La memoria se refiere a la capacidad de nuestro cerebro para guardar y recuperar información, experiencias y conocimientos. La calidad de la memoria afectará directamente a nuestro rendimiento académico o calidad de vida. Por ejemplo, una persona con buena memoria puede recordar mejor cosas e información importante y, por tanto, gestionar mejor el tiempo y organizar las cosas.

Aunque son dos habilidades diferentes, la conexión entre ellas es innegable. Tener una buena capacidad de memoria de forma puede ayudarnos a aprender y recordar de manera más efectiva porque la memoria visual es una de las principales formas que tienen los humanos de adquirir nueva información y conocimientos. Por ejemplo, cuando aprendemos nuevas palabras o términos profesionales, podemos recordarlos eficazmente mediante la memoria de formas.

Además, la memoria de forma también puede ejercitar nuestra memoria, porque mejorar la capacidad de la memoria de forma mediante el entrenamiento no sólo fortalecerá las conexiones entre las áreas del cerebro sino que también promoverá el crecimiento y desarrollo de las células nerviosas en el cerebro. Por lo tanto, la memoria de forma y la memoria pueden mejorarse mutuamente y, en última instancia, ayudarnos a completar mejor las tareas y alcanzar objetivos.

En resumen, la memoria de forma y la memoria están estrechamente relacionadas y se apoyan y promueven mutuamente. Por lo tanto, es necesario establecer buenos hábitos de aprendizaje y vida, hacer ejercicio constantemente para moldear la memoria y la memoria y obtener de ella una mejor experiencia de aprendizaje y vida. Se puede ver que necesitamos mejorar la memoria, y Cistanche deserticola puede mejorar significativamente la memoria porque Cistanche deserticola es un material medicinal tradicional chino que tiene muchos efectos únicos, uno de los cuales es mejorar la memoria. La eficacia de Cistanche deserticola proviene de los numerosos ingredientes activos que contiene, incluidos ácido tánico, polisacáridos, glucósidos flavonoides, etc. Estos ingredientes pueden promover la salud del cerebro a través de una variedad de vías.

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Mantener las propiedades que las hacen útiles y su capacidad de deformarse y reformarse requiere que las aleaciones con memoria de forma estén protegidas contra la corrosión, en la que la integración de polímeros con memoria de forma puede actuar como un medio de protección.

Por lo tanto, esta revisión tiene como objetivo resaltar la utilidad de los polímeros con memoria de forma autorreparables como medio de inhibición de la corrosión.

Por lo tanto, esta revisión analiza los beneficios de utilizar polímeros con memoria de forma autorreparables para la protección de la memoria de forma, varios tipos de polímeros con memoria de forma autorreparables que podrían usarse, medios para mejorar o adaptar los polímeros a usos específicos y perspectivas en el diseño de un polímero con memoria de forma. para uso en la inhibición de la corrosión.

1. Introducción
Los compuestos, o materiales que contienen dos o más partes químicamente distintas que se combinan macroscópicamente para formar un nuevo material con propiedades de composición superiores a las de sus materiales constituyentes, son un componente clave de la vida cotidiana moderna, desde los edificios donde vive la gente hasta los vehículos que se utilizan.

Como tal, mejorar y crear nuevos compuestos es fundamental para seguir avanzando hacia materiales más fuertes, mejores y más respetuosos con el medio ambiente. Por lo tanto, el desarrollo de compuestos inteligentes o compuestos avanzados que tengan la capacidad de "detectar" y responder a alguna influencia externa es de expreso interés para abordar la lista cada vez mayor de exigencias que los materiales que utilizamos deben cumplir [1].

Un área particularmente interesante del desarrollo de compuestos incluye compuestos capaces de mostrar algo llamado efecto de memoria de forma, en el que el material es capaz de cambiar y mantener una posición temporal, desde una forma base permanente como resultado de algunos estímulos externos que actúan sobre él, y luego regresa a la base. forma bajo sus capacidades [2], que se pueden ver en la Figura 1.

Como muestra el gráfico anterior, la tensión inducida por algún estímulo, que, dependiendo del material, podría ser radiación electromagnética, agua, pH, temperatura o incluso un campo magnético, provoca un cambio físico del material a una determinada posición y también puede desencadenarlo. para volver a la posición original [2, 4]. Esta aplicación de tensión sobre el material da como resultado la deformación del material hasta el punto que el material mantiene una posición bajo tensión constante.

Si la tensión continúa aumentando, puede llegar a un punto en el que se produce la reversión y el material con memoria de forma se mueve a su forma permanente inicial [3]. Esta capacidad los hace deseables para maquinaria y equipos como actuadores, microdispositivos y equipos biomédicos o en la industria aeroespacial para estructuras desplegables livianas [5] o para otros usos en los que el control de forma y posición, el control de vibraciones y acústica, o la resistencia al impacto. puede ser deseable a partir del compuesto [6].

Una preocupación clave en el desarrollo de aleaciones con memoria de forma son los efectos de la corrosión en los materiales, ya que puede provocar la pérdida de propiedades y eficacia del material.

2. Compuestos con memoria de forma: aleaciones

Las aleaciones con memoria de forma son una combinación de metales diseñados para mostrar efectos de memoria de forma a través de una transformación de martensita inducida por tensión donde la fase fcc original se transforma en una fase HPC [7].

Para profundizar más, las aleaciones con memoria de forma exhibirán efectos de memoria de forma a través de transformaciones de fase inducidas, donde pasan de una fase de austenita de alta temperatura, en la que la aleación es más maleable a la deformación, pero el enfriamiento o la aplicación de tensión la revierte a una fase de menor temperatura. conocida como fase martensita [8]. Las preocupaciones sobre las propiedades del material para las aleaciones con memoria de forma se centran particularmente en la capacidad de la aleación para recuperarse de las deformaciones.

Al determinar la tasa de recuperación de una aleación con memoria de forma, microscópicamente hablando, se considera que es una función del tamaño de grano respecto de la dimensión de la aleación; esto implica que el tamaño del grano es importante para una aleación con memoria de forma; si disminuye, el endurecimiento por deformación ocurre debido al espacio libre de dislocaciones que se deslizan antes de la interacción con los límites de grano que disminuyen y causa deformación plástica e inhibe la transformación de la martensita y la recuperación de la deformación.

Normalmente, cuantas más impurezas hay dentro de un sistema, menor es el tamaño del grano, debido a que las partículas dispersas causan un efecto de fijación de los límites del grano [9].

Sin embargo, la recuperación de la forma de las aleaciones se puede probar y determinar más fácilmente mediante pruebas de flexión en las que la aleación se dobla hasta un cierto ángulo bajo una tensión máxima determinada, y luego se puede inducir la recuperación calentándola a una temperatura específica de la aleación y dejándola enfriar posteriormente. a temperatura ambiente, lo que permite calcular la relación de memoria de forma en función del ángulo de retorno de la muestra [7].

El níquel-titanio, el cobre y el hierro forman la base de algunas de las aleaciones con memoria de forma más comunes [10, 11]; Se puede encontrar una breve descripción general en la Tabla 1. Además, el rendimiento de las aleaciones con memoria de forma se puede mejorar mediante la adición de elementos terciarios o cuaternarios [9, 11].

Normalmente, estas aleaciones con memoria de forma están reforzadas con cromo, aluminio, níquel, manganeso, cobre, silicio, nitrógeno o renio, pero la adición y cantidad de estos elementos en la aleación puede suponer el riesgo de sacrificar la superelasticidad de la aleación, especialmente en condiciones de temperatura ambiente. 9].

Para contrarrestar los efectos negativos que la adición de estos aditivos puede tener sobre el efecto de memoria de forma, algunos fabricantes utilizan determinadas técnicas; el envejecimiento es una técnica utilizada para mejorar la relación de memoria de forma de una aleación con memoria de forma, donde la aleación de metal se trata a alta temperatura durante un período prolongado; por ejemplo, Yongren et al. probaron una aleación con memoria de forma a base de hierro. tener una relación de memoria de forma base de 0.2, pero después de 4 horas de envejecimiento, la relación de recuperación de forma se disparó a alrededor de 0.6. Desafortunadamente, el proceso de envejecimiento reduce la capacidad de la aleación para formar una capa pasivante, por lo que una aleación envejecida muestra una resistencia a la corrosión más pobre en comparación con una aleación no envejecida; Otros desarrollos producirían buenos resultados en términos de resistencia a la corrosión y recuperación de la forma, pero estos métodos tienden a ser costosos, difíciles en términos de "entrenar" la aleación para lograr las formas deseadas, lo que resulta en una tensión de recuperación baja y requieren una temperatura de recocido alta para desencadenar la recuperación. [7].

Otro efecto de la adición de otros elementos a una aleación con memoria de forma es que las temperaturas de transición de fase pueden aumentar o disminuir, lo que también puede servir para mejorar o alterar aún más las propiedades mecánicas de la aleación.

Por ejemplo, la adición de cobre puede permitir que las aleaciones de níquel-titanio mejoren su estabilidad con respecto al comportamiento pseudoelástico, lo cual es bueno para cargas mecánicas cíclicas. Sin embargo, el efecto adverso de esta adición hace que la aleación se vuelva más susceptible a la corrosión, ya que la capa de óxido que El cobre que se forma sobre la superficie es menos estable y forma una capa pasivante más débil, lo que permite un ataque de corrosión en la aleación [12], ya que el cobre en sí no proporciona resistencia adicional a la corrosión de la aleación [13].

Esto plantea el quid de la cuestión: las aleaciones con memoria de forma son vulnerables a la corrosión.

El ataque de corrosión a una aleación con memoria de forma se centra en los límites de los granos, en los que puede ocurrir a nivel intergranular con picaduras que se desarrollan cerca dentro de los granos de la aleación con memoria de forma; es en el límite de grano donde se forman los precipitados de elementos de la aleación, como el níquel.

Esta corrosión intergranular que se produce en el límite de grano forma zonas que reducen la resistencia a la corrosión y conducen a una mayor degradación de las propiedades [9]. Es posible ayudar a mitigar la corrosión agregando elementos que previenen la corrosión como cromo, cobalto, titanio o incluso estaño en cantidades muy pequeñas para formar una aleación con memoria de forma cuaternaria o terciaria como un medio para mejorar la resistencia a la corrosión [14-16].

Sin embargo, la adición de estos elementos puede tener otros efectos potencialmente indeseables; por ejemplo, el cromo mejora la resistencia a la corrosión de la aleación con memoria de forma a cambio de hacer que la aleación sea más frágil y reduce las temperaturas de transformación [15], y como lo demuestra la Tabla 2, Es posible lograr una resistencia a la corrosión comparable, si no mayor, sin la adición de elementos inhibidores de la corrosión.

En general, cuanto menor sea la densidad de corriente, o valor Icorr, mejor será la protección contra la corrosión; La tabla anterior enumera varios valores de Icorr, tres aleaciones con memoria de forma con elementos inhibidores de la corrosión y dos polímeros.

Las aleaciones muestran una buena resistencia a la corrosión, mientras que los polímeros se desempeñan mejor, si no superior, que las aleaciones con memoria de forma en la inhibición de la corrosión. Por lo tanto, sería muy recomendable aplicar un recubrimiento polimérico capaz de mostrar el efecto de memoria de forma para formar un compuesto con memoria de forma para preservar las propiedades mecánicas de la aleación con memoria de forma.

3. Compuestos con memoria de forma: consideraciones de propiedad

Al determinar las propiedades o la eficacia general de un compuesto con memoria de forma, hay muchos factores a considerar; por ejemplo, la velocidad de recuperación de la forma es la capacidad del compuesto con memoria de forma para responder a una fuerza externa que ha resultado en una deformación de la forma del compuesto[21], o el índice de plasticidad del compuesto, una relación entre la dureza y el módulo elástico, es útil para determinar la resistencia al desgaste en la fricción y, por lo tanto, es útil, junto con las propiedades funcionales de la capa con memoria, para ayudar a determinar el estado estructural del compuesto con memoria de forma en condiciones de fricción [22].

Sin embargo, al determinar la eficacia de un revestimiento compuesto para prevenir la corrosión del material subyacente, un factor clave a considerar sería la hidrofobicidad de la superficie.

La hidrofobicidad de una superficie está ligada a la disminución de la velocidad de corrosión del metal mediante la limitación de interacciones con elementos corrosivos, como el agua, y con recubrimientos orgánicos; esto significa limitar el proceso de difusión del agua al metal que se encuentra debajo [22, 23].

La hidrofobicidad depende de las propiedades químicas del recubrimiento y de la microestructura de la superficie del recubrimiento, donde la rugosidad de la superficie puede mejorar la hidrofobicidad del recubrimiento [24] y puede medirse determinando la humectabilidad de la superficie. La humectabilidad es la capacidad de esparcir el agua sobre una superficie sólida, cuya efectividad está determinada por el ángulo de contacto del agua, determinado por el módulo de Young [23], que se puede ver en la Figura 2.

Las aleaciones con memoria de forma y los polímeros se han utilizado ampliamente, y la aplicación individual de cualquiera de ellos depende de las demandas de la situación, donde se usan polímeros versus aleaciones debido a su baja densidad, su bajo costo, la capacidad de controlar lo que los desencadena para recuperarse, el gran grado de tensión recuperable que pueden sufrir y el amplio rango al que se podrían adaptar sus temperaturas de respuesta (mediante la manipulación de la temperatura de transición vítrea); pero son superadas por las aleaciones con memoria de forma en órdenes de magnitud mayores cuando la situación requiere una mayor tensión de recuperación, un tiempo de recuperación más corto y una cantidad mucho mayor de ciclos que pueden sufrir antes de la falla [1] y tienen una mejor estabilidad térmica y un módulo elástico más alto [8].

Vale la pena señalar que las circunstancias en juego pueden significar que lo que normalmente sería negativo en cuanto a si se debe usar o no, como los largos tiempos de recuperación de los polímeros con memoria de forma, puede en cambio conferir una ventaja en su uso [1]. Hay muchos modelos diferentes para predecir las propiedades termomecánicas de un material con memoria de forma.

Por ejemplo, los polímeros con memoria de forma actúan parcialmente como un resorte y, según Pan et al., un modelo para determinar el comportamiento termomecánico de un polímero con memoria de forma reforzado con partículas en 1D se puede mostrar como y ξ es la fracción de volumen total de martensita, ξS es la tensión -fracción de volumen de martensita inducida, ξT es la fracción de volumen de martensita inducida por temperatura, σ es la tensión, D es el módulo de Young de la aleación con memoria de forma que depende de ξ, ε es la deformación, εl es la deformación máxima recuperable, Θ es la tensión térmica coeficiente de expansión, T es la temperatura actual y T0 es la temperatura de referencia [27]. Estos modelos intentan simular resultados similares a los que se muestran en las Figuras 3 y 4.

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