El documento describe diferentes tipos de materiales que emiten luz, incluyendo materiales fluorescentes, fosforescentes y electroluminiscentes. Explica que los materiales fluorescentes emiten luz inmediatamente después de ser excitados por luz de alta energía, mientras que los materiales fosforescentes pueden retener la luz y emitirla con cierto retardo. También cubre materiales cromoactivos que cambian de color bajo diferentes estímulos, y materiales con memoria de forma cuya forma puede ser programada y recuperada.

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MATERIALES
FOSFORESCENCIA Y FLUORESCENCIA.
Un método de excitación de los átomos consiste en irradiar algunos materiales con
radiacción de elevada energía, por ejemplo, luz ultravioleta. Las moléculas o átomos excitados
devuelven la energía en una sola transición electrónica o a través de varios saltos: en este último
caso, cada transición liberará una energía menor que la que ha requerido la excitación. Puesto
que la energía de la radiación es proporcional a la frecuencia, esta última situación dará lugar a
que la sustancia emita luz de frecuencia menor a la utilizada para su excitación. De este modo, la
irradación con luz ultravioleta, invisible para los ojos, puede dar lugar a la emisión de luz visible. el
fenómeno se denomina fluorescencia si la emisión es inmediata a la excitación o, fosforescencia,
si hay cierto retardo.
Algunos materiales fluorescentes
Minerales: fluorita (algunas variedades), calcita (algunas variedades), uranio,
Métodos de clasificación: rayas en sobres, etc.
Materiales orgánicos: hongos en la piel, clorofila, fluorescencia, etc.
Algunos materiales fosforescentes
Minerales: calcita y aragonito (algunas variedades), etc.
Instrumentos de señalización nocturna: bandas, pintura, etc.
Materiales de regalo: pegatinas, estrellas, etc.
Materiales Fotoactivos (Fluorescente, Fosforescente o Luminiscentes).
Los materiales fotoactivos son aquellos en los que se producen cambios de diferente
naturaleza como consecuencia de la acción de la luz o que por otro lado son capaces de emitir luz
como consecuencia de algún fenómeno externo.
Entre los materiales fotoactivos que emiten luz, sin que se produzca calor, nos
encontramos con los electroluminiscentes, los fluorescentes y los fosforescentes.
* Electroluminiscentes: son materiales organometálicos basados fundamentalmente en fósforos y
fluorocarbonos que emiten luz de diferentes colores cuando son estimulados por una corriente
eléctrica.
* Fluorescentes: son materiales semiconductores que producen luz visible como resultado de su
activación con luz UV. El efecto cesa tan pronto como desaparece la fuente de excitación. Los
pigmentos fluorescentes a la luz del día son blancos o de color claro mientras que cuando están
expuestos a radiación UV irradian un intenso color fluorescente.
* Fosforescentes: materiales semiconductores que convierten la energía absorbida en luz emitida
sólo detectable en la oscuridad, después de que la fuente de excitación ha sido eliminada. Esta
emisión de luz puede durar desde minutos hasta horas. La fuente de excitación más efectiva es la
radiación UV.
FÍSICA 1

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MATERIALES
LUMINISCENCIA
La energía radiante que recibimos del sol cubre una amplia
gama de longitudes de onda de las cuales sólo una pequeña
parte constituye el llamado espectro de la luz visible.
La luz es una forma de energía y para crearla es necesario
suministrar energía bajo otra forma. Existen, fundamentalmente,
dos formas para que ello ocurra:
La incandescencia es el fenómeno de emisión de luz debida a
la energía calorífica. Un cuerpo, alcanzando cierta temperatura,
emite una radiación luminosa que es, además, característica de
cada sustancia. Es este el fenómeno observado cuando un
metal es "calentado al rojo" y está a la base de utilizaciones
industriales tan comunes como la bombilla en la que un
filamento de wolframio, atravesado por corriente eléctrica,
alcanza la incandescencia y emite una luz brillante. Las
estrellas y el propio sol irradian luz por incandescencia.
La luminiscencia, por el contrario, es una forma de "luz fría" en
Espectro de la luz, con la zona
la que la emisión de radiación lumínica es provocada en
visible (380 - 780 nm) y los
condiciones de temperatura normal o baja.
diferente colores de la misma.
Esquemáticamente puede describirse una átomo como un núcleo alrededor del cual
gravitan un conjunto de electrones con trayectorias orbitales precisas.
Cuando una cierta forma de energía alcanza un átomo, ciertos electrones son excitados,
alcanzando, de manera transitoria, un mayor nivel de energía saltando a un orbital superior;
para recuperan su estado inicial deben desprenderse del excedente de energía, emitiendo un
fotón, generalmente con longitud de onda dentro del espectro de la luz visible.
Este fenómeno se observa normalmente en minerales que poseen iones extraños,
llamados "activadores", siendo una emisión débil, sólo observable en la oscuridad. Otros
elementos como el hierro o el cobalto son llamados "desactivadores" pues impiden la
fluorescencia incluso en presencia de un activador.
FÍSICA 2

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MATERIALES
Que son los materiales inteligentes?
Los materiales inteligentes, activos, o también denominados multifuncionales son
materiales capaces de responder de modo reversible y controlable ante diferentes estímulos
físicos o químicos externos, modificando alguna de sus propiedades.
Por su sensibilidad o actuación, estos materiales pueden ser utilizados para el diseño y desarrollo
de sensores, actuadores y productos multifuncionales, así como poder también llegar a configurar
estructuras y sistemas inteligentes de aplicaciones múltiples. En este caso las estructuras
inteligentes, son por ejemplo aquellas que gracias a la combinación de estos materiales son
capaces de autodiagnosticarse y modificarse para adaptarse a las condiciones que se les ha
marcado como óptimas o correctas.
Algunos de estos materiales, son conocidos desde hace muchos años y otros (la mayoría) son de
reciente aparición. Se manifiestan en diferentes naturalezas, inorgánicas, metálicas y orgánicas, y
su comportamiento es muy diverso siendo sensibles a una amplia variedad de fenómenos físicos
y químicos. Actualmente, su importancia surge gracias a las nuevas tecnologías como la
microelectrónica y la posibilidad de diseñar y sintetizar estructuras orgánicas poliméricas con
propiedades activas predefinidas.
Por ejemplo, hasta hace pocos años todos nos hemos maravillado ante los displays de cristal
líquido (LCD) presentes en pantallas planas de ordenador, teléfonos móviles, ..etc. Pero ya ha
comenzado su cuenta a tras con la aparición de los OLED (Organic Light-Emitting-Diode),
pantallas en base a polímeros multicapa que emiten luz ante pequeños estímulos eléctricos,
permitiendo diseños más ligeros y flexibles. Juntando tecnología e imaginación, ya se
comercializan con estas nuevas pantallas vídeo cámaras (Kodak Easyshare LS633), lámparas
planas para sistemas de seguridad y señalización, piezas plásticas de interior de vehículo con luz
propia. Siendo imparable el desarrollo de nuevos productos en base a los materiales activos.
Cuales son los materiales inteligentes y como funcionan?
A continuación se enumeran agrupados por el tipo de estímulo o comportamiento algunos de los
materiales comúnmente denominados como activos o inteligentes:
Materiales Electro y Magnetoactivos.
Son materiales que actúan o reaccionan ante cambios eléctricos o magnéticos. Se trata de
materiales ampliamente utilizados en el desarrollo de sensores y actuadores. Además, los
nuevos desarrollos en base a materiales poliméricos conductores han dado paso a los EAP
(Electro Active Polymers) cuyo desarrollo abren paso a los músculos artificiales y mecanismos
orgánicos artificiales.
FÍSICA 3

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MATERIALES
Los materiales magnetostrictivos y electroestrictivos cambian de dimensiones al estar
sometidos a un campo magnético o eléctrico respectivamente, por lo que son aptos para ser
utilizados en sensores y actuadores. Sus aplicaciones más comunes son a modo de sonar,
motores lineales magnetostrictivos, y a modo de sensores: medida de tensiones mecánicas,
medida de par de ejes, sensores de posición o sistemas antihurto.
Los materiales piezoeléctricos, poseen la capacidad para convertir la energía mecánica en
energía eléctrica y viceversa, son ampliamente aplicados como sensores y actuadores,
vibradores, zumbadores, micrófonos, ..etc. En la actualidad además de los piezoeléctricos
cerámicos, existen polímeros piezoeléctricos como el PVDF, que en forma de films son
fácilmente incorporados a plásticos y composites.
Los materiales electroreológicos y magnetoreológicos, son capaces de alterar su
propiedades reológicas ante variaciones del campo. Son suspensiones de partículas
micrométricas magnetizables, en fluidos de distintas naturalezas (aceites hidrocarburos,
silicona o agua), que de forma rápida y reversible aumentan su viscosidad bajo la aplicación
de campos magnéticos. Existen aplicaciones por ejemplo en los amortiguadores variables en
base a fluidos magnetoreológicos MRF.
Materiales Fotoactivos (Eléctroluminiscente, Fluorescente, Fosforescente o Luminiscentes).
Los materiales fotoactivos son aquellos en los que se producen cambios de diferente
naturaleza como consecuencia de la acción de la luz o que por otro lado son capaces de
emitir luz como consecuencia de algún fenómeno externo.
Los materiales fotoactivos pueden clasificarse en: Electroluminiscentes, fluorescentes y
fosforescentes.
Los materiales cromoactivos son aquellos en los que se producen cambios de color como
consecuencia de algún fenómeno externo como pueda ser la corriente eléctrica, la radiación
ultravioleta o los rayos X.
FÍSICA 4

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MATERIALES
Los materiales cromoactivos se pueden clasificar en: Fotocrómicos, termocrómicos y
electrocrómicos.
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 intensivo color fluorescente cuando se les expone a una radiación UV, el
efecto cesa tan pronto como desaparece la fuente de excitación.
Los materiales fosforescentes o replandecientes producen luz visible o invisible como resultado de
una luz incidente de pequeña longitud de onda, detectable después de que la fuente de excitación
ha sido eliminada, esta es su principal diferencia frente a los materiales fluorescentes.
Los materiales electroluminiscentes son aquellos que producen luz brillante de diferentes colores
cuando son estimulados electrónicamente, por ejemplo, con corriente AC. Mientras emiten luz no
se produce calor.
Se aplican a sistemas de señalización y seguridad. En el caso de los electroluminiscentes, emiten
luz fría y su disposición en forma de film (lámparas planas) están siendo combinados en piezas
plásticas mediante técnicas como IMD (In Mold Decoration) para realizar piezas 3D que emiten
luz propia
* Cromoactivos (Termocrómico, Fotoctrómicos, Piezocrómicos).
Los materiales cromoactivos son aquellos en los que se producen cambios de color como
consecuencia de algún fenómeno externo como pueda ser la corriente eléctrica, la radiación
ultravioleta, los rayos X, la temperatura o la presión.
Los materiales cromoactivos se pueden clasificar en: Fotocrómicos, termocrómicos y
electrocrómicos.
FÍSICA 5

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MATERIALES
Los materiales termocrómicos cambian reversiblemente de color con la temperatura, este cambio
de color ocurre dentro de un rango de temperaturas. Habitualmente son compuestos
semiconductores.
Los materiales electrocrómicos presentan la propiedad de cambiar de espectro de absorción y,
generalmente, de color, al cambiar su estado de oxidación por la aplicación de una diferencia de
potencial externa.
Los materiales fotocrómicos cambian reversiblemente de color con cambios en la intensidad de la
luz. Este tipo de materiales no se ven en lugares oscuros. Cuando la luz solar o la radiación UV se
aplica sobre la estructura molecular del material, ésta cambia y aparece un color, que desaparece
cuando cesa la fuente.
Los materiales termocrómicos están ya presentes en forma de etiquetas de control de
temperatura (cadena de frío), artículos de hogar (envases microondas, sartenes, mangos,..),
juguetes (cromos que al frotar muestran una imagen),..
* Materiales con Memoria de Forma (aleaciones metálicas SMA y polímeros).
Se definen como aquellos materiales capaces de “recordar” su forma y capaces de volver a esa
forma incluso después de haber sido deformados. Este efecto de memoria de forma se puede
producir por un cambio térmico o magnético.
La clasificación más general que se hace de este tipo de materiales es según las fuerzas
aplicadas al material: campos térmicos o magnéticos
Las aleaciones con memoria de forma más conocidas son las aleaciones de niquel-titanio, cuyo nombre
comercial es NITINOL, y que responden ante campos térmicos. Si a un alambre de SMA, se hace pasar
una corriente eléctrica hasta calentarlo a una temperatura determinada, se encogerá hasta un 6% de su
longitud, si se enfría por debajo de la temperatura de transición recupera su longitud inicial. Sus
aplicaciones están extendidas en medicina como cánulas intravenosas, sistemas de unión y separadores,
FÍSICA 6

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MATERIALES
alambres dentales en ortodoncia,… En robótica, se emplean los alambres de Nitinol como músculos
artificiales, resortes, tiradores,….como válvulas de control de temperatura son aplicables en duchas,
cafeteras,…sistemas de unión y separación controlados,…etc.
Los polímeros con memoria de forma son materiales poliméricos con la capacidad de recordar su forma
original. Al contrario que en el caso de las aleaciones, donde el cambio de forma se produce debido a
transiciones inducidas térmicamente entre diferentes fases cristalinas del material (la fase martensítica y la
fase austenítica), el efecto de memoria de forma de los materiales poliméricos no se debe a cambios
estructurales. Este efecto no es una propiedad específica de un solo polímero, sino que está relacionado
con la combinación de la estructura del polímero y la morfología del mismo junto con la tecnología de
programación y procesado empleadas.
Comparando las aleaciones con memoria de forma con los polímeros con memoria de forma, estos últimos
presentan propiedades que los hacen ventajosos, tales como la baja densidad, buena moldeabilidad, y se
puede producir a bajos costos.
Las Aleaciones con Memoria de Forma Ferromagnética no son conducidas por campos térmicos sino
magnéticos. Los FMSA están todavía en fase de desarrollo, tanto que solo aleaciones ternarias de Ni-Mn-
Ga han mostrado un comportamiento satisfactorio, pero otros sistemas tienen un potencial interesante
FÍSICA 7