Nitinol y El Futuro de La Tecnología
Nitinol Metalurgia Fabricación

Nitinol y El Futuro de La Tecnología

Maia Mulko
Maia Mulko

El nitinol es un metal que se produce por la aleación equiatómica de níquel y titanio. Dicha aleación fue descubierta en la década de 1960 por el ingeniero metalúrgico William J. Buehler, en los laboratorios de la marina de Estados Unidos, donde trabajaba en la elaboración de los misiles Polaris. De ahí el nombre del compuesto, que es un acrónimo de Nickel Titanium Naval Ordnance Laboratory.

Hoy, es un componente muy utilizado en la medicina, la ortodoncia, la electrónica y, más recientemente, en la robótica. ¿Por qué el nitinol es considerado un metal “mágico”?

Memoria de Forma

El nitinol es uno de los llamados "materiales inteligentes". Específicamente, es una aleación con memoria de forma o AMF. Esto significa que es capaz de “recordar” la forma que tenía antes de sufrir deformaciones.

Si calentamos una tira de nitinol, la doblamos en forma de arco, la enfriamos y la deformamos, recuperará la forma de arco en cuanto la devolvamos a la denominada temperatura de transformación (que puede variar dependiendo de en qué proporción estén los elementos en el compuesto). Este fenómeno se llama efecto térmico de memoria e implica, en este caso, una reorganización reversible de los átomos de un estado sólido a otro estado sólido, desde una estructura austenítica (caliente y maleable) y una martensítica (fría y rígida).

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El nitinol, además, tiene un tipo de memoria de forma no asociada con la temperatura, sino con la tensión. Esta es la superelasticidad, que se define como una alta resistencia a las deformaciones. Cuando el nitinol tiene una temperatura de transformación inferior a la temperatura ambiente, ya está en la forma “recordada” y, por lo tanto, si se lo obliga a adoptar otra forma mediante tensión, se resiste a ella y enseguida regresa a la forma que tenía antes. Es por esta característica que el nitinol es utilizado frecuente y eficazmente en materiales médicos como los stents (endoprótesis tubulares que impiden el bloqueo de conductos estrechados por estenosis, principalmente vasos sanguíneos), microbombas para pacientes con insuficiencia cardíaca o renal, aparatos de ortodoncia reajustables y marcos de lentes ultra-resistentes.

Otras aleaciones con memoria de forma comparten con el nitinol las propiedades básicas de las AMF, pero comercialmente el nitinol es más exitoso porque tiene alta biocompatibilidad (el cuerpo humano no lo rechaza), resistencia a la corrosión y a la fatiga, y excelentes propiedades electromecánicas.

El Nitinol en Acción

Las cualidades de esta aleación han atraído la atención de la NASA, que la aplica en los vehículos robots de exploración interplanetaria. El nitinol es la base de los paneles solares que brindan energía a los rovers que van a Marte (como el InSight), también se encuentra en las antenas que permiten la comunicación con ellos y todo apunta a que posteriormente estará en las ruedas, que por las distintas condiciones del terreno marciano, son susceptibles a deformaciones.

Ya en 2009, la NASA había creado en colaboración con Goodyear un neumático de acero llamado Spring Tire, que movería los rovers por la superficie lunar. Aunque tuvo problemas de deformaciones por el peso de los vehículos, la superelasticidad del nitinol contribuyó a solucionar esto por su propia naturaleza y, hoy en día, la NASA planea equipar con neumáticos de nitinol al rover que recogerá muestras del suelo marciano en 2026, en la misión denominada Mars Sample Return o MSR.

Sin embargo, lo que realmente hace que el nitinol sea tan importante para la mecatrónica (en donde incluimos la robótica) es que puede funcionar como un sensor tanto como un actuador, es decir, que además de detectar los cambios de temperatura, es capaz de poner en acción a un dispositivo o parte mecánica. Así, en 2015, científicos de la Universidad de Sarre, Alemania, crearon una mano biónica con cables de nitinol que se contraen con pequeños impulsos eléctricos y se estiran cuando la corriente se disipa, emulando el mecanismo de las fibras musculares.

Estos cables se conocen como alambres termocontraíbles o músculos de alambre, y se emplean en la locomoción de robots de tamaño reducido, en reemplazo de motores o solenoides que pesan más, ocupan más espacio, y consumen más energía. Los músculos de alambre son menos magnéticos, más duraderos y fáciles de controlar. Si se calientan rápido, se contraen rápido también. La principal desventaja es que, como cualquier dispositivo fabricado esencialmente con nitinol, deben enfriarse para regresar a su estado de relajación (que es el estado original), lo que puede tardar más o menos, dependiendo de varios factores.

Además de estos avances en la robótica, el nitinol tiene el potencial para revolucionar el transporte en los próximos años. La empresa The Smart Tire Company pronto estará comercializando unas bicicletas que tienen las mismas ruedas de nitinol que los rovers de la NASA, lo que elimina la posibilidad de un pinchazo. ¿Cuánto tiempo más pasará hasta que estas ruedas lleguen a los aviones, autobuses y automóviles que utilizamos en nuestra vida diaria?

Imágen de portada por Petermaerki, CC BY-SA 3.0 https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0, via Wikimedia Commons.

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