Revelación del calor oculto: Cómo FLIR potencia la investigación avanzada de aleaciones de NiTi en la Universidad Politécnica de Hong Kong
Las aleaciones de memoria de forma (SMA) de níquel-titanio (NiTi) son aleaciones metálicas únicas que se pueden estirar o doblar cuando están frías, y mantener la forma, solo para volver a su forma original cuando se calientan. Esto hace que las NiTi SMA sean útiles para una amplia gama de dispositivos: implantes quirúrgicos, válvulas antiescaldadura, actuadores motorizados y más. Debido a que las SMA responden al calor, los investigadores confían en las cámaras de infrarrojos para ayudar a comprender mejor su comportamiento.
El desafío: Captura de comportamientos térmicos no uniformes en materiales complejos
Las SMA de NiTi se encuentran entre los materiales más prometedores para las tecnologías de refrigeración de estado sólido, gracias a su notable efecto elastocalórico (eCE) y su superelasticidad. Sin embargo, caracterizar con precisión su comportamiento térmico, especialmente bajo estrés mecánico, sigue siendo un desafío complejo.
«Está bien establecido que la temperatura de algunas aleaciones de memoria de forma especial varía bajo estrés aplicado», explica el Dr. Ruien Hu, director científico de PolyU. «Anteriormente utilizamos termopares para medir cambios de temperatura, pero su capacidad de medición de un solo punto era insuficiente para capturar la distribución de temperatura no uniforme entre muestras, especialmente dada la naturaleza heterogénea de las aleaciones de NiTi».
La necesidad de termografía de campo completo y alta velocidad
Para superar estas limitaciones, el Dr. Hu y su equipo recurrieron a FLIR para una cámara de infrarrojos adecuada a nivel científico. Eligieron la FLIR X8583, una cámara de onda media y alta velocidad equipada con lentes, filtros y software avanzados.
«Nuestra configuración experimental implica el uso de una máquina de prueba de tracción para realizar pruebas de tracción y compresión en aleaciones de memoria de forma», dice el Dr. Hu.
«Al mismo tiempo, la cámara FLIR registra y analiza las variaciones de temperatura bajo tensión. Esta capacidad es esencial para comprender la respuesta elastocalórica”.
La cámara FLIR X8583 ofreció la termografía de alta velocidad de 1280 × 1024 que el equipo necesitaba para visualizar distribuciones de temperatura superficial no homogéneas durante ciclos de carga mecánica, ofreciendo información que los sensores tradicionales no podían proporcionar.
Cámara FLIR X8583
Descubrimiento científico: Inhomogeneidad térmica impulsada por microestructura
En un estudio reciente, el equipo utilizó la fusión de lecho de polvo láser (LPBF) para fabricar aleaciones de NiTi con una composición casi equitativa. Descubrieron una inhomogeneidad significativa en el efecto elastocalórico, con una diferencia de temperatura de hasta 4,2 K en una sola muestra.
«Las imágenes de infrarrojos revelaron que la distribución de la temperatura superficial era poco homogénea durante los efectos elastocalóricos inducidos por la compresión», señala el Dr. Hu. "Esto se debió principalmente a la microestructura no uniforme de las aleaciones de NiTi fabricadas por LPBF".
Muestras de aleación de NiTi fabricadas por LPBF
La morfología del polvo
La termografía de FLIR capturó regiones a rayas de alta y baja temperatura, ayudando al equipo a vincular el tamaño del grano, la densidad de luxación y la distribución precipitada con el rendimiento funcional del material.
Curva de transformación de fase del polvo
Testimonio: La ventaja de FLIR en investigación
«La alta resolución de la cámara de infrarrojos FLIR es particularmente ventajosa para nuestra investigación, ya que nuestras muestras son relativamente pequeñas. Además, la excepcional frecuencia de fotogramas de la cámara nos permite capturar cambios rápidos de temperatura con precisión, algo fundamental para nuestro análisis. FLIR ha mejorado significativamente nuestras capacidades experimentales, lo que nos permite descubrir el comportamiento térmico intrínseco de nuestras muestras con mayor detalle y precisión», afirma el Dr. Hu.
Resultado: Comprensión mejorada e impacto científico
Con las potentes herramientas de FLIR, el equipo de investigación pudo:
- Identificar el papel de la inhomogeneidad microestructural en la distribución de la temperatura
- Capture respuestas térmicas de campo completo durante pruebas mecánicas cíclicas
- Obtenga nuevos conocimientos sobre superelasticidad y fatiga funcional
- Demostrar una recuperación del 96,1 % tras el primer ciclo: evidencia de una excelente superelasticidad
Estos hallazgos contribuyen a una iniciativa de investigación más amplia para avanzar en las tecnologías de refrigeración de estado sólido y el diseño adaptativo de materiales.
Soporte y exploración futura
El equipo también reconoce el éxito de la asistencia técnica de FLIR:
«Nos hemos beneficiado enormemente de la orientación del representante de FLIR, el Sr. Liu Yongbo, que ayudó a resolver varios desafíos técnicos. Esperamos seguir colaborando y apoyando a medida que nuestra investigación evolucione».
El Dr. Hu y su equipo también están interesados en participar en conferencias de usuarios y foros científicos de FLIR para compartir información y fomentar la colaboración dentro de la comunidad de investigación.
Herramientas FLIR en uso
- Cámara FLIR X8583
- Lente MWIR f/4 MTR de 3-5 μm
- Research Studio – Edición profesional
- Rango de calibración termográfica: De -20 a 1500 °C
Conclusión: Detecte lo indetectable con la FLIR X8583
Al permitir una visualización térmica rápida de campo completo, la cámara de infrarrojos de alta velocidad FLIR X8583 se ha convertido en una herramienta de investigación esencial en PolyU. Permite a los científicos explorar la dinámica térmica oculta de materiales avanzados como las aleaciones de NiTi, datos que serían imposibles de capturar con sensores convencionales.
La FLIR X8583 no solo registra la temperatura, sino que revela la ciencia que hay detrás de ella. Desde revelar comportamientos microestructurales hasta acelerar la innovación en materiales inteligentes y refrigeración de estado sólido, FLIR sigue ampliando los límites de lo que es posible en la investigación térmica.
Más información sobre FLIR X8583