ES2239294T3 - Tejido para materiales compuestos que comprende hilos activos y procedimiento para la obtencion de dicho tejido. - Google Patents

Abstract

Tejido activo que comprende un tejido de fibras estructurales (2, 3) y una pluralidad de hilos activos (4) entretejidos con las fibras estructurales (2, 3), caracterizado porque las fibras estructurales (2, 3) se seleccionan de entre: fibras de carbono, fibras de aramida, fibras de vidrio o una combinación de las mismas, y porque comprende hilos conductores (5) cuya función es la de actuar como contactos eléctricos entretejidos con los hilos activos (4), y porque los hilos activos (4) están realizados en un material seleccionado de entre: aleaciones metálicas con memoria de forma, polímeros electro-activos, y polímeros electroestrictivos, y en el que dichos hilos conductores (5) permiten la aplicación de un voltaje a los hilos activos (4) de modo que se obtenga la variación deseada de la geometría de dicho tejido activo.

Description

Tejido para materiales compuestos que comprende hilos activos y procedimiento para la obtención de dicho tejido.

La presente invención se refiere en general al campo de los materiales compuestos, del tipo que comprende una matriz típicamente realizada en una resina y fibras de refuerzo, como por ejemplo, fibras de carbono, fibras de vidrio y fibras de aramida. En particular, la invención se refiere a los materiales compuestos conocidos como compuestos funcionales activos. Éstos son materiales compuestos, conformados por una matriz en la cual están comprendidas unas fibras de material activo aptas para transmitir a la matriz la tensión que ellas por sí mismas experimentan como resultado de un estímulo eléctrico o térmico y por consiguiente son aptas para convertir a dichas superficies en activas. Los compuestos funcionales combinan las excelentes propiedades mecánicas de los compuestos con las propiedades de los materiales activos, que también se conocen como "materiales inteligentes", como por ejemplo, las aleaciones con memoria de forma (SMAs) y los polímeros electroactivos (EAPs), para obtener un material apto para variar sus propias características mecánicas (tensión, fuerza) cuando es estimulado exteriormente mediante señales de tipo eléctrico, térmico, magnético, etc.

Los materiales activos son materiales aptos para cambiar sus propias características mecánicas, y por consiguiente son aptos para realizar un trabajo si se estimulan exteriormente mediante señales de tipo eléctrico, térmico, magnético, etc.; recíprocamente, son aptos para producir una señal eléctrica cuando son sometidos a una tensión mecánica, y por consiguiente son aptos para funcionar como sensores. Entre los principales materiales activos, los más interesantes en términos de madurez industrial son: los polímeros y las cerámicas piezoeléctricos, los materiales con memoria de forma, los polímeros electroactivos, los materiales magnetoestrictivos y los fluidos electro-magnético-reológicos.

Los materiales con memoria de forma más ampliamente utilizados son las aleaciones metálicas aptas para experimentar una variación de su forma macroscópica siguiendo una transformación martensítica reversible y por consiguiente realizar un trabajo si son estimuladas térmicamente mediante calentamiento externo o paso de una corriente. Este fenómeno se produce, en la mayoría de los casos, cuando la aleación se calienta por encima de una temperatura determinada, en la que se realiza la transformación de fase (es decir, de martensita a austenita) que produce una reorganización de los átomos en el interior de la retícula del cristal y la consiguiente variación dimensional.

Los mecanismos fundamentales que subyacen en el efecto de memoria de forma son la reversibilidad total de la transformación martensítica y su naturaleza termo-elástica. La transformación martensítica es una transformación estructural de primer orden sin difusión, creada por la fluencia tangencial de planos atómicos contiguos. Empieza a una temperatura (M_{s}), se propaga en la fase principal, y no finaliza hasta que se alcanza una temperatura M_{f}<M_{s}. Ya que la tensión de la retícula, creada por la propia transformación, induce inevitablemente unas fuertes tensiones internas en la matriz que dificultan o detienen la formación de núcleos y la posterior propagación de la fase martensítica, la transformación se presenta siempre acompañada de una variación de volumen y forma.

La característica principal de la transformación martensítica de las aleaciones con memoria de forma es que la transformación presenta una naturaleza termoelástica; es decir, que las placas martensíticas, cuando se enfrían, forman núcleos en planos predeterminados del cristal de austenita y crecen en dichos planos siguiendo unas determinadas direcciones cristalográficas de tal modo que se establecen unas precisas relaciones de orientación recíproca, que presentan la capacidad para fijarse por sí mismas con una menor fluencia tangencial en la retícula en los bordes de los planos y/o duplicarse de tal modo que no se produce un cambio de la forma macroscópica del material.

Una vez se ha completado la transformación, a partir de un monocristal austenítico se obtiene una estructura formada por una pluralidad de variantes martensíticas diversamente orientadas, cuyo número depende de la simetría de la retícula austenítica. Cuando se calienta (invirtiendo la transformación austenítica) la formación (nucleonización) de la austenita se produce en las placas martensíticas siguiendo las mismas relaciones cristalográficas austeniticas/martensíticas, y puesto que cada variante de la matriz se obtiene a partir de un único cristal, al final de la transformación inversa se obtiene el monocristal original.

El mecanismo en el que se fundamenta el efecto de memoria de forma es la completa reversibilidad de la transformación martensítica. De hecho, los materiales sujetos a formas de tratamientos térmicos aptos para inducir primero la transformación austenítica/martensítica (durante el enfriamiento) y después la transformación inversa, que los devuelva al estado austenítico (cuando se calientan), son aptos para recuperar la exacta orientación cristalina que presentaban antes de la transformación anterior, independientemente del tratamiento mecánico que hayan experimentado en el estado martensítico.

Las aleaciones con memoria comerciales son principalmente las basadas en Ni-Ti y Cu. Las aleaciones basadas en Ni-Ti presentan una buena ductibilidad, y un buen margen de solubilidad, en condiciones de vacío, durante la facilidad de empleo, presentan una buena resistencia a la corrosión, y unas excelentes características mecánicas. Las aleaciones con base de Cu, en cambio, presentan unos costes de producción reducidos, son procesables en el aire, se pueden modificar fácilmente las temperaturas de transformación, pero presentan características mecánicas inferiores.

Además de las aleaciones metálicas, también existen polímeros (SMPs) que presentan memoria de forma. Los polímeros con memoria de forma son aptos para modificar su rigidez y su forma en función de la temperatura a la que se someten. Si estos materiales se calientan pasan rápidamente de un estado vítreo a un estado gomoso muy deformable, y a continuación, cuando se enfrían recuperan de modo igualmente rápido su forma y dureza original. Precisamente, debido a esta característica particular es por lo que los polímeros se pueden modelar muy fácilmente, debido a que la operación se realiza por encima de la temperatura de transición, haciendo que asuma una amplia gama de formas y a continuación "fijarlo" con la forma seleccionada mediante un enfriamiento rápido. Los SMPs se presentan comercialmente en forma de pellets o de soluciones y se pueden fabricar utilizando procedimientos estandarizados como la extrusión, la inyección en caliente, la colada o el recubrimiento. A diferencia de las aleaciones con memoria de forma el ciclo de transformación de los SMPs no presenta histéresis.

Además, de modo similar a la de las aleaciones metálicas, gracias a su "memoria" los SMPs pueden recuperar su forma original un número infinito de veces, en ausencia de fuerzas de solicitación, si se sobrepasa de nuevo la temperatura crítica. Existen unas temperaturas de transición estándar previstas por el fabricante (25ºC, 30ºC, 35ºC, 45ºC y 55ºC), pero adicionalmente a la posibilidad de disponer de otras temperaturas de transición específicas entre -30ºC y +70ºC bajo pedido, también de ser posible programar el "intervalo de transición" propio. Otras propiedades que caracterizan a los SMPs son la capacidad para absorber impactos y una transpiración variable. Si el SMPs realizado es fabricado presentando la forma de una fina película, de hecho, la permeabilidad de la película varía con la temperatura. En la fase de transición el polímero admite una humedad entre tres y cinco veces superior a los productos de caucho comparables e incrementa su índice de transpiración en un factor de 10 en el curso de la transición al estado gomoso, al mismo tiempo que mantiene la impermeabilidad total.

Otra categoría de materiales activos está representada por los polímeros electro-activos, que son materiales poliméricos aptos para experimentar una tensión si se les aplica un campo eléctrico. Dichos materiales pueden distinguirse en: polímeros electroestrictivos, compuestos ion-polímero-metal (IPMCs), y polímeros conductores.

Otra categoría de materiales activos es la de los polímeros electroestrictivos, es decir, materiales que cuando son sometidos a campos eléctricos (habitualmente mediante electrodos deformables), reaccionan con una disminución de la dimensión paralela al campo, y un alargamiento en la dirección normal al mismo.

El fenómeno anterior se presenta principalmente por razones de índole mecánica de presión con que se aplican los propios electrodos en el caso de los polímeros elastoméricos incompresibles, en tanto que, en el caso de polímeros rígidos y semicristalinos, las causas se deben atribuir más a la reorientación de los dipolos presentes en las cadenas del polímero. Los polímeros elastoméricos pueden producir unas tensiones mas altas, hasta el 60% y más, incluso en el caso de que se apliquen fuerzas mas reducidas que en los polímeros semicristalinos.

Los electrodos utilizados para aplicar un campo eléctrico en este tipo de polímeros se fabrican utilizando materiales y procedimientos particulares de tal modo que sean lo más deformables posible y realicen la doble función de favorecer las tensiones del polímero, por un lado, y de incrementar las mismas por otro, gracias a la respuesta expansiva del fenómeno de repulsión de las cargas del mismo signo contenidas en ellos.

La doble acción de compresión y expansión de los electrodos añade sus propios efectos a la respuesta natural del material. A partir de este complejo de efectos se producen tensiones cuadráticas en función del campo eléctrico que se genera mediante la aplicación de un voltaje a los electrodos entre los cuales el material en cuestión está dispuesto, exactamente como ocurre con un dieléctrico entre las placas de un condensador.

La contribución electroestrictiva, representada por el segundo sumando de la formula que se expresa a continuación, es por consiguiente proporcional al cuadrado del campo eléctrico y es distinta de la del primer sumando, que, en cambio, representa la contribución piezoeléctrica proporcional al propio campo.

S = AE + ME^{2} + otras\ contribuciones

(en donde S = tensión en la dirección del campo, A = coeficiente piezoeléctrico, M = coeficiente electroestrictivo, E = campo eléctrico).

Los muy altos voltajes de perforación dieléctrica que presentan estos materiales hacen que sea posible incrementar los campos eléctricos hasta unos niveles tales que se alcancen unas tensiones que en la literatura se definen como "tensiones gigantes". De hecho, en algunos polímeros electroestrictivos con un módulo de elasticidad bajo se registran tensiones superiores al 100% en superficie y al 80% en espesor, sin perjuicio de que las presiones desarrolladas sean de poca importancia. Dichas tensiones cuantificables y el desarrollo de unas fuerzas de cierta importancia son dos cualidades que de modo inmediato sugieren la posibilidad de aplicar estos polímeros en el campo de los accionadores, y en los últimos años, a nivel mundial, se ha concentrado un gran número de esfuerzos en la investigación de los polímeros electroestrictivos y en la experimentación de accionadores fabricados con dichos materiales.

Con el objetivo de obtener unas fuerzas más importantes, se pueden colocar en paralelo una pluralidad de accionadores idénticos; para incrementar los desplazamientos, los accionadores se pueden colocar en serie, y el mismo criterio se puede utilizar en el caso de que el objetivo sea reducir el tamaño individual del accionador. Las características más sobresalientes de los accionadores elaborados utilizando dichos materiales son la ligereza, las reducidas dimensiones generales, la fabricación simple, la economía, la presencia de un gran número de variables que se pueden modificar para alcanzar un abanico extremadamente amplio de resultados de la actuación, y - un factor que hace que este tipo de accionadores sean muy similares a los músculos humanos - una escala invariable. A pesar de que entre los materiales poliméricos ya se conocen excelentes accionadores, tales como los polímeros piezoeléctricos, o los polímeros con memoria de forma, o los polímeros conductores activados electromecánicamente, que, al igual que todos los polímeros, son materiales ligeros, fáciles de modelar con cualquier forma, con un coste reducido, y que presentan unas propiedades que se pueden variar químicamente con facilidad, los polímeros electroestrictivos (EPs) generan unas tensiones más elevadas, si bien es cierto que mantienen unos excelentes niveles de densidad de energía y unas considerables fuerzas de actuación. Existen muchos tipos de polímeros electroestrictivos, que reaccionan a la aplicación de un campo eléctrico por diversos motivos físicos. La primera categoría está representada principalmente por los polímeros semicristalinos, para los cuales el fenómeno que subyace en la electroestricción es principalmente la reorientación de los dipolos presentes en las cadenas de los polímeros, como sucede por ejemplo con el fluoruro de polivinilideno (PVDF) y con algunos de sus copolímeros, tales como, por ejemplo, el poli(vinilideno fluoruro-hexafluopropileno) (P(VDF-HFP)). La mayoría de dichos materiales presentan una consistencia rígida, debida a su naturaleza parcialmente cristalina y, en el terreno experimental, presentan unas tensiones más reducidas, que raramente exceden del 3-4%, valores que en cualquier caso son considerables. Su estructura molecular, que está formada por cadenas de polímeros empotradas en una matriz amorfa, hace que los movimientos moleculares activados por la influencia de los campos eléctricos sea el principal factor responsable de las tensiones electroestrictivas. Los dipolos contenidos en las cadenas tienden, de hecho, a orientarse por sí mismos según el campo eléctrico, creando tensiones que habitualmente no se manifiestan por igual en el espesor que en la superficie, ya que las cadenas no están alineadas entre sí ni están dispuestas de forma plana en el espacio. Por otro lado, no es casual que la tensión de estos materiales se incremente considerablemente siguiendo el denominado "preestiramiento", que consiste en un alargamiento previo de los especímenes (habitualmente con forma de película) y que precisamente tienen la función de alinear las cadenas presentes de tal modo que las contribuciones a la tensión creadas por el campo eléctrico se cancelan el mínimo posible, y el efecto de los movimientos moleculares resulta macroscópico. La segunda categoría comprende principalmente, en cambio, los polímeros amorfos (elastómeros electroestrictivos), que carecen de estructura cristalina ordenada y manifiestan una tensión electroestrictiva principalmente debida al efecto de Coulomb, que actúa efectivamente gracias a las particulares propiedades mecánicas de estos materiales. Dichos materiales son principalmente cauchos amorfos, que presentan unas excelentes propiedades dieléctricas, son mucho más deformables que los materiales que pertenecen a la primera categoría, y son aptos para crear tensiones en el 100% de la superficie. Los materiales utilizados más extensamente como elastómeros electroestrictivos son los polímeros acrílicos (polimetilacrilato, polimetilmetacrilato), que se describirán a continuación, las siliconas y las fluosiliconas.

Debido a que dichos materiales prácticamente carecen de estructura cristalina, el único fenómeno responsable de las tensiones electroestrictivas es el efecto Coulomb de atracción y repulsión que se produce entre las cargas presentes en los electrodos a los que se aplica el voltaje. Básicamente, ya que se trata de materiales gomosos, es posible aproximar los electrodos entre sí, de tal modo que ejerzan una acción constrictiva en el material. Además, ya que son muy deformables, permiten que los propios electrodos se expandan en superficie bajo la acción de la fuerza de repulsión que se crea entre las cargas del mismo signo allí presentes, debido a que los propios electrodos son a su vez deformables, o amoldables, siendo este un objetivo que se ha perseguido para fabricar accionadores aptos para grandes deformaciones. El incremento de superficie de los electrodos, por otra parte, no solamente se ve favorecido por la deformabilidad del material, sino que además se ve favorecido por la tendencia natural del propio material a expandirse, que, debido a que normalmente es incompresible, cuando se reduce el espesor mantiene constante su propio volumen, incrementando su superficie.

El efecto de Coulomb, que para los materiales de la primera categoría era secundario con respecto al reordenamiento interno que se presenta en las cadenas de polímeros, en este caso constituye la principal fuerza motora de electroestricción.

El IPMC, en cambio, es tan sólo uno de los diferentes nombres utilizados para designar a estos materiales particulares, es decir, a los compuestos ion-metal con terminaciones aptas para ionizarse en líquidos polarizados. Uno de los IPMC más extensamente utilizado es el NAFION® fabricado por DuPont, que se utiliza como "músculo artificial" fabricado a partir de electrodos porosos, habitualmente reduciendo los metales, en las caras de una tira de material compuesto: los electrodos, por consiguiente, presentan una estructura "dendrítica" que es altamente permeable al agua o en todo caso a los fluidos. Los músculos artificiales principalmente realizan un movimiento de alabeo (ver figura 10). Generalmente, los IPMCs comercialmente disponibles en le mercado presentan la forma de unas hojas o láminas porosas de pequeño espesor (menos de un milímetro), y que funcionan cuando se humedecen con líquidos polarizados, típicamente agua.

Pueden lograrse humidificaciones de larga duración proporcionándoles unas superficies hidrofílicas que retengan los líquidos o con unos recubrimientos de películas finas que los contengan.

El líquido polarizado penetra, a través de las porosidades externas en la estructura del polímero, las cadenas del cual forman una retícula con una malla que es suficientemente amplia como para que el fluido se pueda mover fácilmente por su interior, e ioniza las terminales presentes en los extremos de las cadenas del polímero. Esto hace que se liberen los iones positivos que están disueltos en moléculas de agua y permanecen inicialmente en la proximidad de los iones negativos que han permanecido en las cadenas del polímero. La aplicación de un campo eléctrico produce el desplazamiento de los iones positivos móviles, que se desplazan hacia el electrodo cargado negativamente, arrastrando con ellos la masa de las moléculas disueltas. En este punto tiene lugar un alabeo, que probablemente sea debido a las dos causas siguientes (de las cuales la primera parece ser la predominante): el desplazamiento de una cantidad de agua que cambia de lado (es decir, hacia el electrodo cargado negativamente), y las interacciones entre los iones fijos que permanecen en las cadenas, tanto entre sí como con los iones móviles. Se han desarrollado algunos modelos matemáticos, que pretenden proporcionar una interpretación del fenómeno; sin embargo, todavía no está determinada con exactitud la dinámica exacta que gobierna el fenómeno.

Los polímeros conductores son polímeros que, cuando varía su ionización, cambian sus propiedades físicas y particularmente su conductividad, sus propiedades ópticas (por ejemplo, el color) y sus propiedades mecánicas y dimensiones, y por consiguiente se pueden utilizar, muy ventajosamente, como elementos sensitivos y como accionadores mecánicos. A pesar de que presentan algunas características estructurales comunes, los diversos polímeros conductores pueden presentar propiedades extremadamente diferentes. Debido a sus características particulares, el poliparafenileno, el politiofeno, el polipirrol y la polianilina han sido objeto de una atención considerable, pero el poliacetileno es el que es considerado como prototipo de los polímeros conductores y es sin duda el que se ha estudiado más ampliamente. Entre sus numerosas aplicaciones se encuentran: los sensores mecánicos, los sensores químicos, los accionadores, y los sistemas pantalla de última generación. Los puntos fuertes de los accionadores son: una considerable fuerza mecánica, la alta presión generada (10 veces la de un músculo humano), y el reducido voltaje requerido (1-5 V).

Como se ha expuesto anteriormente, ya se han propuesto algunos tipos de materiales funcionales compuestos. Los procedimientos para obtener la deformación de la superficie rígida se han convertido desde hace algún tiempo en objeto de estudio y clásicamente se prevé la utilización de accionadores de diversos tipos, aplicados exteriormente y conectados mecánicamente a la superficie prevista para experimentar la deformación. Sistemas de este tipo se utilizan frecuentemente en el campo aeronáutico para mover los alerones o para modelar las alas o los rotores, y tienen un excelente rendimiento mecánico pero presentan unas grandes dimensiones generales, son muy pesados y tienen unos costes muy elevados, que hace que no sean compatibles para aplicaciones en automoción. A continuación se describen algunos ejemplos significativos de unos prototipos desarrollados a través de la integración mecánica de accionadores exteriores.

Un primer estudio, coordinado por investigadores de la NASA, investigó la posibilidad de controlar los perfiles de un ala utilizando accionadores piezoeléctricos de alta tensión (Obleas piezoeléctricas THUNDER).

Con el objetivo de obtener grandes tensiones, investigadores de AMSL que trabajaban en el MIT desarrollaron un accionador aplicando el principio de la palanca y utilizando materiales piezoeléctricos estándar (Accionadores de Armazón-X).

Accionadores piezoeléctricos de alta tensión del tipo citado anteriormente se han utilizado, por ejemplo, en los rotores de helicópteros o en las alas de los aeroplanos, con el objetivo de variar el perfil y por consiguiente de variar el ángulo de ataque y consecuentemente el poder ascensional.

De ese modo, se han obtenido deflexiones de hasta 5º en un alerón con un ancho igual al 20% de la cuerda y una longitud igual al 90% de la envergadura, revelándose las posibilidades reales de construir alas de perfil variable utilizando accionadores externos.

El documento US-A-5.524.670, da a conocer un tejido con fibras estructurales y una pluralidad de hilos activos entretejidos con las fibras estructurales. Los hilos activos son fibras ópticas. El documento DE 198 29 202 A1 se refiere a un microsistema con unos medios con memoria de forma.

El objetivo de la presente invención es proponer una nueva generación de materiales compuestos funcionales activos, que presenten unas altas características de eficiencia, fiabilidad y unas bajos costes de producción, y sean aptos para una amplia variedad de aplicaciones, principalmente en el campo de la automoción, por ejemplo, para la construcción de superficies aerodinámicas activas y paneles de los vehículos a motor de altas prestaciones, hélices de ventilador con incidencia variable para los sistemas de refrigeración de los motores de los vehículos a motor, tejidos activos transpirables de trama variable, por ejemplo para los asientos de los vehículos a motor, y las superficies activas de los tableros de mando y los interiores de los vehículos a motor.

Con miras a alcanzar los objetivos citados anteriormente y otros que se expondrán a continuación, la invención pretende básicamente proporcionar un tejido activo que comprenda las características de la reivindicación 1. El tejido así formado se ha diseñado para ser englobado en una resina y ser sometido a los procedimientos habituales de tratamiento.

Los hilos activos se seleccionan de entre los tipos citados en la reivindicación 1.

En la invención, el tejido está provisto de contactos eléctricos, que están conectados a los hilos activos y están fabricados con hilos metálicos entretejidos con los hilos activos.

En el caso de una realización preferida, el tejido según la invención presenta la forma de una tira alargada, con una dirección longitudinal predominante. En este caso, previamente los hilos activos se pueden situar paralelos entre sí y con una distancia de separación en dicha dirección longitudinal, en cuyo caso los contactos eléctricos están constituidos por hilos entretejidos con los hilos activos dispuestos transversalmente con respecto a la dirección longitudinal. En una realización alternativa, los hilos activos están dispuestos paralelos entre sí y uno junto al otro, pero transversalmente a la dirección longitudinal del tejido, en tanto que los contactos eléctricos están constituidos por hilos que conectan entre sí los extremos de dos hilos activos contiguos, de tal modo que proporcionan una conexión en serie, en paralelo, o de series en paralelos de todos los hilos activos. La principal ventaja del tejido según la presente invención radica en el hecho de que es posible formar un compuesto funcional blando, apto para variar su trama siguiendo la aplicación de un estímulo externo, de tipo eléctrico. El tejido se puede fabricar como un tejido totalmente clásico, o incluso también como una estructura multicapa.

El tejido formado de tal modo se puede por consiguiente almacenar en rollos o cortado en trozos con la longitud seleccionada para proporcionar estructuras de material compuesto, según técnicas conocidas por sí mismas. El elemento estructural obtenido de este modo es apto para variar sus características, y, en particular, su forma, según el modo en que se utilicen los hilos activos.

Como ya se ha dicho anteriormente, la invención está particularmente concebida para ser aplicada en el campo de la automoción, por ejemplo en las superficies y los paneles aerodinámicos de los vehículos a motor de altas prestaciones, o en las hélices de los ventiladores con un ángulo de incidencia variable de los sistemas de refrigeración de los motores, o en tejidos activos transpirables con trama variable de los asientos de los vehículos a motor, o en las superficies activas del tablero de mando y en los interiores de los vehículos a motor, o en cualquier otro elemento del vehículo a motor adecuado a las aplicaciones citadas. La invención puede, sin embargo, también aplicarse ventajosamente a otros campos industriales, tales como el sector aeronáutico, el sector doméstico, el sector de la confección, el del aire acondicionado doméstico, y en los sistemas de refrigeración industrial, etc.

La ventaja de utilizar elementos estructurales fabricados con el tejido de la invención radica en el hecho de que dichos elementos no necesitan la provisión de elementos accionadores externos a los elementos estructurales para obtener las deseadas variaciones de geometría. La fabricación del material según la invención en forma de tejido hace que, por otra parte, este material sea enormemente versátil desde el punto de vista de las posibilidades de aplicación.

Otras características y ventajas de la invención se harán evidentes a partir de la siguiente descripción que hace referencia a los dibujos adjuntos, que se proporcionan únicamente a título de ejemplo no limitativo, y en los que:

- la figura 1 es una vista esquemática de una primera realización de un tejido según la invención; y,

- la figura 2 representa una variante de la realización de la figura 1.

Haciendo referencia a la Figura 1, el número 1 designa al tejido en su conjunto fabricado a partir de las enseñanzas de la presente invención, que presenta la forma de una tira continua, a partir de la cual se pueden ir cortando los trozos de tejido necesarios para proporcionar un componente predeterminado de material compuesto. Las técnicas que se pueden utilizar para obtener el componente a partir del tejido son conocidas en el campo de utilización de los materiales compuestos y en particular en el de los tejidos fabricados con materiales compuestos.

En el dibujo, las líneas 2 y 3 designan a los hilos de trama y urdimbre de un tejido fabricado con unas fibras estructurales, seleccionadas de entre las fibras de carbono, las fibras de aramida, o las fibras de vidrio. En los tejidos los hilos de las fibras estructurales 2, 3 están también provistas de hilos activos 4, realizados, por ejemplo, en un material con memoria de forma, o incluso con un polímero electroactivo. En el ejemplo representado en la Figura 1, los hilos activos 4 se extienden paralelamente uno junto al otro, en la dirección longitudinal de la tira de tejido, que presenta un ancho predeterminado A y una longitud indefinida, siendo posible que los trozos de tejido diseñados para proporcionar los componentes estructurales convenientes sean cortados a la medida deseada a partir de la tira de tejido 1. Unos hilos conductores de la electricidad 5, por ejemplo, unos hilos metálicos están entretejidos únicamente con los hilos activos 4. Como se puede apreciar en la Figura 1, estos hilos están agrupados en grupos con un paso regular L a lo largo de la tira de tejido, los hilos de cada grupo se extienden paralelamente uno junto a otro en la dirección ortogonal a la dirección longitudinal de la tira de tejido. Una vez se ha obtenido el trozo requerido de tejido, los hilos 5 constituirán los contactos eléctricos que permitirán la aplicación de un voltaje eléctrico a los extremos de los grupos de hilos activos 4, que se extienden entre dos grupos de hilos conductores 5 utilizados. Por supuesto, también es posible utilizar una pluralidad de pares de grupos de hilos conductores 5 para tensionar los hilos activos de los trozos seleccionados del tejido, cada hilo 5 de cada grupo de hilos conductores proviene de un respectivo hilo activo 4, de tal modo que los hilos activos comprendidos entre dos grupos sucesivos de hilos conductores 5 están conectados en paralelo entre sí.

La Figura 2 representa una variante en la que los hilos conductores y los hilos activos 4 están dispuestos paralelos entre sí y separados uno de otro, en una dirección transversal a la dirección longitudinal de la tira de tejido. Los hilos conductores 5 están dispuestos en los dos bordes longitudinales de la tira de modo que conecten los extremos de los hilos transversales activos entre sí alternativamente en un lado y otro de la tira, de modo que los diversos hilos activos 4 estén conectados entre sí en series según una trayectoria ondulante, que presenta una longitud longitudinal L en la Figura 2, que está diseñada para ser conectada a una fuente de suministro eléctrico.

Es evidente que, para una y la misma tira de tejido, es posible pensar en soluciones híbridas que resulten de la combinación de las soluciones descritas anteriormente de tal modo que se obtengan las características específicas deseadas adecuadas para la aplicación particular que interese.

Por supuesto, sin perjuicio de los principios de la invención, los detalles constructivos y las realizaciones se pueden variar ampliamente con respecto a lo que se ha descrito y representado en la presente memoria únicamente a título de ejemplo, sin apartarse por ello del alcance de la presente invención.

Claims (9)

1. Tejido activo que comprende un tejido de fibras estructurales (2, 3) y una pluralidad de hilos activos (4) entretejidos con las fibras estructurales (2, 3),

caracterizado porque las fibras estructurales (2, 3) se seleccionan de entre: fibras de carbono, fibras de aramida, fibras de vidrio o una combinación de las mismas,

y porque comprende hilos conductores (5) cuya función es la de actuar como contactos eléctricos entretejidos con los hilos activos (4),

y porque los hilos activos (4) están realizados en un material seleccionado de entre: aleaciones metálicas con memoria de forma, polímeros electro-activos, y polímeros electroestrictivos,

y en el que dichos hilos conductores (5) permiten la aplicación de un voltaje a los hilos activos (4) de modo que se obtenga la variación deseada de la geometría de dicho tejido activo.

2. Tejido activo según la reivindicación 1, caracterizado porque las fibras activas comprenden fibras ópticas o piezoeléctricas que realizan la función de sensores.

3. Tejido activo según la reivindicación 1, caracterizado porque presenta una forma de tejido alargado que presenta una dirección longitudinal (L) y una dirección transversal (A), en el que los hilos activos están dispuestos uno al lado del otro y paralelos a la dirección longitudinal del tejido.

4. Tejido activo según la reivindicación 1, caracterizado porque el tejido presenta una forma alargada con una dirección longitudinal (L) y una dirección transversal (A), en el que los hilos activos están dispuestos paralelos entre sí y uno al lado del otro, en una dirección transversal a la dirección longitudinal del tejido.

5. Tejido activo según la reivindicación 3, caracterizado porque están provistos unos hilos conductores que actúan como contactos eléctricos entretejidos con los hilos activos longitudinales y dispuestos transversalmente a los mismos.

6. Tejido activo según la reivindicación 4, caracterizado porque los hilos conductores que actúan como contactos están dispuestos en grupos intercalados en la dirección longitudinal del tejido a una distancia constante.

7. Tejido activo según la reivindicación 6 caracterizado porque está provisto de hilos conductores que actúan como contactos eléctricos que conectan los extremos de los hilos activos contiguos uno con otro de tal modo que conectan los hilos activos en serie, o en paralelo, o en series de hilos paralelos.

8. Procedimiento para la fabricación de un tejido activo, en el que un tejido de fibras estructurales (2, 3) es tejido entretejiendo con las fibras estructurales además una pluralidad de hilos activos (4),

en el que los hilos activos (4) están entretejidos con hilos conductores (5) que realizan la función de contactos eléctricos,

en el que el tejido de fibras estructurales e hilos activos está englobado en una resina para proporcionar un tejido compuesto,

en el que las fibras estructurales (2, 3) se seleccionan de entre; fibras de carbono, fibras de aramida, fibras de vidrio o combinaciones de las mismas,

en el que los hilos activos (4) están realizados en un material seleccionado de entre: aleaciones metálicas con memoria de forma, polímeros electro-activos y polímeros electroestrictivos, y

en el que se proporcionan los hilos conductores (5) para posibilitar la aplicación de un voltaje a los hilos activos (4) para obtener una variación de forma del tejido activo.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque el tejido está realizado en tiras y almacenado en rollos.