Los materiales inteligentes se anticipan al futuro, con insumos más sustentables y resilientes para la revolución industrial 4.0.
¿Imaginaste envases capaces de adaptarse a un cambio en las condiciones externas para proteger mejor su contenido? Pronto podrán hacerlo: los materiales inteligentes serán cada vez más frecuentes. También llamados "smart materials (SM)" o materiales reactivos, modifican alguna de sus características como respuesta a un estímulo. Algunos son viejos conocidos, como los cristales fotocromáticos. Otros se anticipan al futuro, a partir de nuevos inventos y descubrimientos.
Los materiales inteligentes son insumos manipulados mediante distintos procedimientos, para que puedan responder a estímulos externos modificando alguna de sus propiedades. Por ejemplo color, forma, tamaño, flexibilidad, temperatura entre otras.
Estos materiales inteligentes se desarrollan para dar respuesta a diferentes problemas de la industria, pero también permiten:
- Mejorar la eficiencia y rendimiento. Al ajustarse automáticamente a los cambios en el entorno, los productos fabricados con materiales inteligentes pueden ser más eficientes y brindar mayor protección.
- Mayor funcionalidad. Agregan funciones a los materiales tradicionales, como detectar cambios y reaccionar frente a éstos.
- Más sostenibilidad. Los materiales inteligentes ayudan a reducir el consumo de energía y generan menos residuos. Al mismo tiempo, permiten reducir el consumo de materias primas.
- Mayor seguridad. La reacción rápida y precisa mejora las condiciones de seguridad en el manejo de materiales.
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En realidad, la industria siempre procuró encontrar materiales más adaptables y eficientes. Así, algunos desarrollos se conocen desde mediados del siglo XX. Quizás uno de los ejemplos más conocidos sean los cristales fotocromáticos. Son cristales que se oscurecen automáticamente al exponerse a la luz solar.
Sin embargo, los avances tecnológicos de la nueva era, junto con la llamada "ciencia de los materiales", están permitiendo la aparición de materiales inteligentes con aplicación en todas las ramas de la industria, desde la salud hasta la moda, pasando por la alimentación, construcción y, por supuesto, la industria envasadora.
Hay varios tipos de materiales inteligentes. Algunos ya se están utilizando y otros están en etapas experimentales. Además, los avances se relacionan con el progreso en las distintas industrias.
Por ejemplo, desde los laboratorios de electrónica se trabaja en la creación de nuevos materiales con mayor conductividad y capacidad para almacenar energía.
En tanto, trabajando con la biología se crean nuevos materiales, que combinan propiedades mecánicas con otras que imitan la naturaleza, como el hormigón autorreparable, cuyas bacterias sintéticas producen calcio para reparar fallas o fisuras.
Así, los principales tipos de materiales inteligentes son:
- Cromoactivos. Cambian su color ante un estímulo externo, por ejemplo la luz solar, presencia de corriente eléctrica, cambios en el pH o la temperatura del medio. También en presencia de humedad, como los hidrocrómicos.
- Fotoactivos. Son materiales que emiten luz en presencia de cambios o estímulos que pueden ser electricidad o radiaciones de diferente longitud de onda.
- Con memoria. Se refiere a materiales inteligentes que pueden recordar su forma o volumen original y retomarla ante cambios externos como temperatura, luz, pH o presencia de electricidad.
- Piezoeléctricos. Convierten energía mecánica en eléctrica y viceversa.
- Magnetorreológicos. Cambian en presencia de un campo magnético.
La industria envasadora utiliza una amplia variedad de materiales, no solamente para el envasado en sí mismo sino también insumos como adhesivos, etiquetas, tintas o elementos para packaging.
Los materiales inteligentes están haciendo un gran aporte a la industria envasadora, mejorando la calidad y seguridad de los productos. Si bien lo más descollante son los materiales inteligentes para la industria alimentaria, no son los únicos.
Los adhesivos son muy importantes en la industria envasadora, ya que deben asegurar uniones eficientes y seguras. Además, muchas veces están bajo la lupa de los ecologistas, ya que derivan de recursos no renovables y pueden dejar residuos no degradables. Por lo tanto, los adhesivos deben ser materiales inteligentes que no solamente se adapten a diferentes superficies sino que además sean eficientes y seguros para el medio ambiente.
Por ejemplo, la Universidad de Alicante (España), desarrolló un adhesivo de poliuretano termoplástico, sensible a la presión y con una pegajosidad controlable. Este adhesivo es potencialmente biocompatible y puede utilizarse en la industria de alimentos, aplicaciones médicas y etiquetado para transporte de productos.
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Otros adhesivos inteligentes permiten sustituir y reducir espesores entre capas de material o incluso facilitar la interacción entre el envase y el consumidor. Otro avance son los adhesivos con propiedades conductoras, que facilitan la impresión electrónica de circuitos, impulsando la industria del envase inteligente.
Junto con los adhesivos, las tintas son otro de los materiales inteligentes que cada vez están alcanzando mejores desarrollos. Las tintas inteligentes tienen principalmente la función de indicadores en la industria alimentaria, por ejemplo cambiando de color si se altera la frescura o condiciones del alimento.
Otras aplicaciones de las tintas inteligentes son alertar en caso de manipulación indebida del envase e interacción con el usuario al proporcionar información.
Las etiquetas son uno de los ejemplos de materiales inteligentes más interesantes. Si bien comenzaron a desarrollarse a mediados del siglo pasado con los códigos de barras, más adelante se incorporó la tecnología de identificación por radiofrecuencia (RFID) que permite el seguimiento e identificación de los productos etiquetados.
Ahora, tecnologías más avanzadas como códigos QR facilitan la trazabilidad del producto y la interacción con el consumidor, aportando información y hasta entretenimiento.
El material de base de estas etiquetas es plástico o papel, pero se convierte en inteligente con la adición de circuitos impresos, adhesivos y tintas y cubiertas protectoras que tienen las características ya mencionadas de los materiales inteligentes.
Los materiales inteligentes surgen gracias al avance de la ciencia de materiales, un campo del conocimiento que combina principios de varias otras ciencias para comprender y manipular los materiales a nivel de sus átomos y moléculas.
Así, se produjeron innovaciones tan sorprendentes que cuesta imaginar el futuro. Algunas de las que se están preparando son:
- Estanteno. Es un nuevo material todavía en desarrollo, que promete ser un superconductor y supercondensador. Está compuesto por átomos de estaño. Su principal propiedad es la posibilidad de conducir la electricidad sin ningún tipo de resistencia. Incluso su conductividad es mayor que la del grafeno, uno de los materiales inteligentes estrella de la última década.
- Dióxido de vanadio. El vanadio es un metal que ya se utiliza para aleaciones de alta resistencia combinado con acero o titanio o en la industria química. Sin embargo, se han descubierto nuevas propiedades. Por ejemplo, el dióxido de vanadio puede conducir en forma independiente electricidad y calor, cuando estos factores suelen ir de la mano en la conductividad tradicional.
- Telaraña sintética. Inspirándose en la resistencia y flexibilidad de las telas de araña, se creó un material cinco veces más fuerte que el acero pero tan elástico que puede utilizarse para crear piel artificial o adhesivos resistentes al agua.
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Hasta aquí llegamos con la nota “Materiales Inteligentes: Lo último en insumos industriales”. Recordá que en Full Pack SA solucionamos los procesos de envasamiento para que los productos lleguen a destino con los más altos niveles de eficiencia. Además, somos distribuidores oficiales de las marcas más importantes del mercado. ¡Consultanos ante cualquier inquietud!
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Innova (2023). Adhesivo inteligente de poliuretano termoplástico, sensible a la presión (PSA) y con pegajosidad controlada. https://innoua.ua.es/es/adhesivo-inteligente-de-poliuretano%2C-sensible-a-la-presi%C3%B3n-y-con-pegajosidad-controlada-2423
Business Insider (2021). Así intentan replicar científicamente las telarañas. https://www.youtube.com/watch?v=vWCU2BNVkhc&t=102s&ab_channel=BusinessInsiderEspa%C3%B1a
Iberdrola (2024). Materiales inteligentes. https://www.iberdrola.com/innovacion/materiales-inteligentes-aplicaciones-ejemplos
