Innovación en Materiales Avanzados y Nanotecnología: Propiedades y Aplicaciones

Nuevos Materiales

La investigación en nuevos materiales se fundamenta en la comprensión de los mecanismos por los que se unen los átomos. También en comprender cuáles son los mecanismos por los que los materiales tradicionales poseen determinadas características. Se suelen usar sistemas de simulación por ordenador.

Piezoelectricidad

Consiste en la aparición de cargas positivas y negativas en las caras opuestas de ciertos materiales cuando se someten a esfuerzos de tracción y compresión, generando corriente eléctrica. A la inversa, se expanden o contraen cuando se aplica una corriente eléctrica. Aplicaciones: esquís y raquetas, músculos artificiales, relojes de cuarzo, encendedores eléctricos.

Materiales Superconductores

Conducen la corriente eléctrica sin oponer resistencia, con lo que no hay pérdidas de energía. Además, repelen el campo magnético. Aplicaciones: transporte de energía y trenes de levitación magnética.

Materiales Superplásticos

Son ciertas aleaciones que pueden experimentar grandes deformaciones sin romperse.

Materiales para el Espacio

Deben resistir durísimas condiciones existentes fuera de la atmósfera terrestre: radiación ultravioleta, variaciones extremas de temperatura… Se están desarrollando membranas ligeras y resistentes para proteger a los astronautas, polímeros delgados y flexibles.

Avances en Ingeniería y Construcción

Se están diseñando aleaciones que suelden perfectamente las microfisuras que se producen debido a los esfuerzos. De este modo, se producen materiales muy resistentes y de bajo peso. Revolucionará las industrias del automóvil y la aviación. Un ejemplo es el composite, que está formado por fibras rectas y largas situadas en el interior de una matriz que mantiene unidas las fibras y distribuye los esfuerzos.

Polímeros

Se obtienen a partir de moléculas sencillas repetidas miles de veces. Sus propiedades generales que los hacen tan útiles son: plasticidad, elasticidad, alta resistividad eléctrica y falta de reactividad ante la mayoría de las sustancias. Ejemplos: plásticos (PVC, neopreno...), fibras (poliéster, nailon...), cauchos, siliconas...

Sin embargo, ciertos polímeros presentan algunos aspectos ambientales negativos: no son biodegradables; si se queman, generan compuestos venenosos; los envases de plástico para alimentos no pueden ser reutilizados, ya que no hay métodos efectivos de desinfección. Aunque se está investigando en crear plásticos biodegradables y en polímeros que se contraigan en presencia de un campo eléctrico y que servirán para crear músculos artificiales.

Tipos de polímeros:

• Naturales: proceden directamente de animales o vegetales (seda, lana, ADN, caucho, proteínas...).
• Artificiales: resultan de la modificación química de los polímeros naturales (caucho vulcanizado).
• Sintéticos: se obtienen por procesos de polimerización controlados por el hombre (metacrilato, nailon, PVC...).

Nanotecnología

Es la ciencia utilizada para fabricar y controlar estructuras y máquinas de tamaño molecular, capaz de construir nuevos materiales átomo a átomo. Tiene gran aplicación en electrónica, magnetismo, dispositivos ópticos, medicina...