Adimendun 29



Núm 29 // Octubre 2010
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Materiales Inteligentes

Foto y Cromoactivos

pintura termocromica Pintuta termocrómica Termocrómicos Los materiales termocrómicos son materiales que cambian de color con la temperatura, a través de la incorporación de pigmentos termocrómicos cuyos colores cambian a unas temperaturas particulares. Este tipo de pigmentos pueden ser reversibles, es decir, que al calentarse cambian de color y al enfriarse vuelven a su color inicial, o irreversibles, que cambian de color permanentemente con el incremento de temperatura y por tanto no vuelven a su color original cuando disminuye la temperatura.

Existen distintos tipos de materiales termocrómicos: compuestos orgánicos, inorgánicos, polímeros y sol-gel. El mecanismo de funcionamiento de los compuestos orgánicos termocrómicos varía con la estructura molecular. Puede ser debido a un equilibrio entre dos especies moleculares (ej. acido-base), entre dos estereoisomeros o entre estructuras cristalinas.

Los tipos de cristal líquido más importantes para sistemas termocrómicos son los llamados del tipo colesterico, Cristal líquido colestéricoCristal líquido colestérico utilizado en aplicaciones termocrómicasdonde las moléculas adyacentes están dispuestas de tal modo que forman hélices. El termocromismo resulta de la reflexión selectiva de la luz por el cristal líquido. Con la temperatura varía la longitud de onda de la luz reflejada y por tanto cambia el color3.

Una forma alternativa de inducir el termocromismo es con la reorganización de la estructura molecular de un pigmento, como resultado de un cambio de temperatura, estos se llaman colorantes leuco. Este tipo de moléculas pasan de un estado incoloro (leuco) a un estado colorado con la temperatura.

Este tipo de materiales pueden se pueden diseñar para cambiar de color en un rango de temperaturas desde -25ºC a 66ºC. Colorante leuco Colorante leuco que cambia de estructura, y de color según el pH cuyo cambio está inducido por la temperatura. Las espirolactonas son uno de los pigmentos termocrómicos más utilizados, aunque existen otros pigmentos que se han utilizado con este fin. Un precursor incoloro y un revelador con color son disueltos en un disolvente orgánico. Esta solución se microencapsula siendo sólida a temperatura ambiente. Al calentar, el sistema adquiere o pierde color en el punto de fusión de la mezcla.

Muchos metales y compuestos inorgánicos presentan comportamiento termocrómico bien como sólidos o en solución. Si bien, este tipo de materiales termocrómicos el cambio de color suele ocurrir en solución a alta temperatura.
A pesar de que el termocromismo ha suscitado gran interés comercial, el mecanismo de funcionamiento no está todavía bien definido y por tanto quedan algunos obstáculos por resolver antes de que este tipo de materiales tengan una acogida duradera en el mercado. Una de las razones por las que los materiales termocrómicos no han sido explotados es que la mayoría de materiales tienen una temperatura de cambio mucho mayor que la temperatura ambiente. Otro inconveniente es la baja resistencia a la luz ultravioleta que presentan este tipo de materiales.




Fotoluminiscentes

bottles.jpg Imagen de varias botellas con distintos pigmentos fluorescentes vistos bajo una luz UV. (Foto: Calvin College) Los pigmentos convencionales producen el color selectivamente, reflejando la parte de la luz incidente, absorbiendo el resto en forma de calor.
Los pigmentos fluorescentes operan de forma diferente ya que absorbe luz en un rango espectral diferente y emiten luz en otro rango espectral diferente. Los pigmentos fluorescentes producen luz visible o invisible como resultado de una luz incidente de longitud de onda corta (rayos X, rayos UV). Son blancos o de color claro a la luz del día, en cambio irradian un intenso color fluorescente cuando se les expone a una radiación UV, cesando el efecto tan pronto como desaparece la fuente de excitación.




Fosforescentes

La fosforescencia es el fenómeno en el cual ciertas sustancias tienen la propiedad de absorber energía y almacenarla, para emitirla posteriormente en forma de luz. El mecanismo físico que rige este comportamiento es el mismo que para la fluorescencia, no obstante la principal diferencia con ésta es que hay un retraso temporal entre la absorción y la reemisión de los fotones de energía. En la fosforescencia, las sustancias continúan emitiendo luz durante un tiempo mucho más prolongado, aún después del corte del estímulo que la provoca, ya que la energía absorbida se libera lenta (incluso muchas horas después) y continuamente. Este fenómeno es aprovechado en aplicaciones tales como la pintura de las manecillas de los relojes, o en determinados juguetes que se iluminan en la oscuridad.

pigmentos fosforescentes.jpgImagen de un pigmento fosforescente (plato de la derecha) y de otro no fosforescente (izquierda) a) con luz y b) en la oscuridad.(Foto:Wikipedia)

filguia3.jpg Imagen de un hilo fluorescente para la realización de espelobuceo (Foto: espeleosub)

Los colores fluorescentes y fosforescentes son observados significativamente más rápido que los colores convencionales y atraen más la atención que estos. Por ello son de gran utilidad para aplicaciones en las que la visibilidad sea un factor importante, sobre todo en productos de seguridad. Al igual que los termocrómicos, al incorporar estos pigmentos en masa en los procesos de extrusión, los pigmentos han de aguantar las temperaturas y presiones alcanzadas en estos procesos, además de mantener sus propiedades tras su procesado. Otra línea más utilizada consiste en la aplicación de estos pigmentos en el acabado, es decir impregnando o mediante técnicas de recubrimiento directamente sobre el producto ya finalizado.

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