Electricidad y Electrónica

hay polímeros aislantes que presentan electrostricción, algunos desarrollados es-
pecialmente. Los polímeros elásticos; esto es, los elastómeros, tienen la desventaja
de ejercer fuerzas mucho menores que las de sus semejantes rígidos, pero en cambio
pueden experimentar variaciones de longitud centenares de veces mayores; una
elongación ya no de una parte en mil, sino de una parte en diez, o más. La simi-
litud de ese comportamiento con el de los músculos, hace que se los conozca como
músculos artificiales.
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Los EAP (electroactive polymers, polímeros electroactivos)
también se conocen como DEA (dielectric elastomer actuators, actuadores de elas-
tómeros dieléctricos). 
Un actuador es un dispositivo que realiza una acción mecánica cuando recibe
un estímulo; por ejemplo un relé, o un motor. El término se aplica más específi-
camente a los aparatos que realizan un movimiento pequeño. Elastómero es un
polímero elástico, por ejemplo una goma de silicona. Y dieléctrico significa ais-
lante de la electricidad.
El efecto es reversible, y el estiramiento y acortamiento de un elastómero elec-
troactivo, genera electricidad.
Las aplicaciones de los EAP, DEA o músculos artificiales comenzaron hace poco
más de diez años. Entre ellas se encuentran, además de las citadas en la primera
página de este capítulo, bombas de circulación de fluidos, relés de media tensión
de muy elevada impedancia eléctrica, botines con suelas de goma electroactiva que
cargan baterías al caminar con ellos, motores sin eje, robots. 
Fuerza de un dieléctrico electroactivo
Esa fuerza es igual a la de atracción entre las placas de un ca-
pacitor, y está dada por la fórmula de la derecha. La fuerza F, en
newton, es igual al producto de la permitividad relativa, sin uni-
dades, por la del vacío, en F/m, por el área, en metros cuadrados,
N u e v o s   m a t e r i a l e s   y   s u s   a p l i c a c i o n e s
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l
Robot  del  tamaño  de  una  pelota,
hecho en el Instituto de Tecnología de
Massachusetts  con  un  mecanismo
biestable de resortes y cuatro actuado-
res  de  elastómero  electroactivo.  La
carga de su batería le alcanza para cien
saltos de un metro y medio con la gravedad terrestre, y de nueve metros en la Luna. Puede rodar y saltar
sobre terreno escabroso, y se lo concibió para misiones de exploración espacial, en la superficie de
planetas y satélites.
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De hecho, se han efectuado reparaciones de músculos humanos con esos materiales, pero para actuarlos es necesaria
una fuente auxiliar de alimentación; la electricidad de los nervios es insuficiente para excitarlos.
e
r
e
0 
AU 
2
2d 
2
F =
Entre  los  materiales
electrónicos relativa-
mente  nuevos  están
las fibras ópticas para
la transmisión de se-
ñales. La figura com-
para un cable troncal
de  cobre,  con  una
fibra  de  vidrio  de  la
misma prestación. Pri-
mitivamente se usaron
en  telefonía,  y  hoy
principalmente en In-
ternet.
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Cap 18:Maquetación 1  06/10/2010  03:46 a.m.  Página 227

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por la tensión, en volt, al cuadrado, dividida por dos y por la distancia entre las
placas, en metros, elevada al cuadrado. La disposición plegada de un capacitor,
como se ve en la página 219, disminuye la distancia entre las placas, y permite
obtener grandes fuerzas. 
Los geles electroópticos, mencionados en este capítulo, son también electro-
activos, pero como se encuentran en estado semilíquido, no generan esfuerzos, a
menos que se los encierre en un recipiente muy rígido.
P
ROPUESTAS DE ESTUDIO
18.1. ¿Cuánto vale la fuerza que ejerce un músculo artificial de un centímetro cua-
drado de sección, hecho con placas conductoras separadas por un polímero de per-
mitividad relativa igual a 20.000, de espesor 0,1 mm, al que se le aplican 100 V?
18.2. Si ese polímero tiene un módulo de elasticidad
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igual a dos megapascales,
y se lo pliega en forma de acordeón de 500 pisos, como se indica en la página
219, ¿en cuánto disminuye su longitud? 
18.3. Para usar en lugares de muy escasa iluminación, ¿qué es preferible, una pan-
talla de lcd, o de led? Den, por favor, las razones de la elección. 
18.4. ¿Dónde se podría obtener, para experimentar, un material de marcados efec-
tos piezoelécricos?
Otras fuentes de estudio e información
En este sitio hay una explicación clara del efecto de electrostricción. 
http://www.uclm.es/profesorado/maarranz/Documentos/alumnosmateriales0506/PIE-
ZOELECTRICIDAD%20Y%20ELECTROSTRICCI%C3%93N.doc
En este otro, hay explicaciones detalladas sobre cristales líquidos.
http://rabfis15.uco.es/cristalesliquidos/todointro.htm
E l e c t r i c i d a d   y   e l e c t r ó n i c a
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El módulo de elasticidad de un material es el cociente entre la presión a la que se lo somete, y la disminución relativa
de su longitud. Se puede pensar, de manera más intuitiva, aunque menos exacta, en la presión que reduce a la mitad el
tamaño del objeto.
Las  fibras  ópticas  se
fabrican con dos cla-
ses de vidrio de dife-
rente índice de refrac-
ción.  La  luz  tiende  a
viajar por el  de mayor
índice, en el medio, y
así  se  mantiene  ale-
jada de las paredes, y
acompaña a la fibra en
sus curvas. Para hacer
esos hilos, de  menos
de una décima de milí-
metro  de  espesor,  se
emplean  dos  crisoles
con ambos productos,
que  se  extruyen  en
forma  de  varilla,  que
cuando está aún blan-
da, se estira hasta que
adquiera  el  espesor
correcto.
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Cap 18:Maquetación 1  06/10/2010  03:46 a.m.  Página 228

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