Materiales que revolucionan la industria

La industria y la investigación son las aliadas eternas, porque el empeño por encontrar la fórmula mágica del material perfecto no cesa. Hoy, se utiliza la nanotecnología y se apuesta por preservar el medio ambiente aunque el objetivo continua siendo el mismo de siempre: avanzar y dar respuesta a los desafíos industriales.

Tenemos tanto que hacer y estamos tan ocupados con nuestra vida diaria que no nos paramos a observar con detenimiento lo que nos rodea. En casa, en la oficina, en una tienda, en un restaurante, en el cine…, en cualquier parte estamos rodeados de materiales. Lo más sorprendente es que dependemos de ellos absolutamente para todo. Nos hacen la vida mucho más fácil pero no somos conscientes.

Nuestros antepasados ya los emplearon para modernizarse: la piedra, el bronce, el hierro, etc., y los investigadores del siglo XXI no cejan en el empeño de encontrar el material perfecto. Y es que la evolución exige mejorar. Los fabricantes, los medios de transporte aéreo, marítimo y terrestre, los equipos de producción y almacenamiento energéticos, la industria o la medicina. llaman a la puerta de los laboratorios porque necesitan nuevos materiales. Eso sí, con mayores prestaciones, que cuesten poco a la hora de fabricarlos, que no contaminen, que sean multifuncionales…

En muy poco tiempo las cosas han cambiado mucho. Hoy los investigadores cuentan con herramientas que les permiten visualizar cada material a escala atómica y molecular. También pueden modificar su estructura haciendo posible que adquieran propiedades impensables. Es la nanotecnología, es decir, la tecnología de los materiales y de las estructuras en la que el orden de magnitud se mide en nanómetros –medida de longitud que equivale a la milmillonésima (10-9) parte del metro–. Es este el camino que han tomado muchos de los proyectos de investigación que se han emprendido en España.

El panorama es impresionante: materiales compuestos que permitirán hacer de enlace entre los biológicos y los inorgánicos; materiales híbridos basados en la combinación de cerámicas, metales y polímeros; materiales porosos que a su vez tienen propiedades eléctricas, ópticas o magnéticas; materiales nanoparticulados con excelentes prestaciones para aplicaciones de grabación magnética de datos o para ser usados en especificaciones biomédicas; materiales con propiedades ópticas a medida; etc.

De la óptica a la aviación
El CSIC (Consejo Superior de Investigaciones Científicas) está coordinando el proyecto europeo IP Nanoker, a través del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid. El objetivo es desarrollar, hasta 2009, nuevos materiales cerámicos nanoestructurados y nanocompuestos (nanomateriales) con posibles aplicaciones en la biomedicina, la óptica o la industria aeronáutica. En el proyecto participan 25 entidades de 11 países (principalmente de Italia, Francia, España y Alemania) y dispone de un presupuesto de 20 millones de euros. Serafín Moya, director de la división de Materiales Particulados de este Instituto de Ciencia de Materiales, explica las líneas principales de investigación y los beneficios que para la industria pueden suponer sus resultados: “Un avance para la medicina sería un nuevo material nanoestructurado para la fabricación de prótesis. El utilizado hoy es de alúmina y circona y tiene una duración de unos diez años, a partir de ese tiempo se producen grietas e incluso una fractura, lo que obliga a la sustitución del transplante, es decir, supone otra operación para el paciente”. La importancia de este nuevo material radicará en que las prótesis de cadera, rodilla, dentales, etc. envejecerán muy tarde superando el tiempo de vida de quien las use. Ahora mismo, esta investigación se encuentra en su etapa de desarrollo. Las compañías fabricantes se están poniendo de acuerdo para la producción de los prototipos. “Para llegar hasta aquí han pasado seis años y aún queda una década para que formen parte del ámbito diario de la medicina”, subraya Moya.

Y así sucede con cualquier investigación, donde no hay lugar para la impaciencia y las prisas porque todo debe seguir su curso.

El profesor Antonio Hernando es director del Instituto de Magnetismo Aplicado, Laboratorio Salvador Velayos. Sostiene que la nanotecnología es el ámbito de investigación de vanguardia hoy día. Y cuenta cómo, entre otros trabajos, en su Instituto están centrados en la posible utilidad de las nanopartículas como material de almacenaje y de memoria en discos duros. Teniendo en cuenta esto, dentro del campo de la medicina, “nos hemos centrado en encontrar un material nuevo a partir de nanopartículas magnéticas capaz de aumentar la densidad de información de los discos de memoria. El beneficio estaría en la posibilidad de inyectarlo en la sangre y dirigirlo por campos magnéticos hacia el lugar concreto donde se quiere que actúe para liberar un fármaco”, precisa Antonio Hernando. A lo que añade: “Se trataría de una quimioterapia selectiva que evitaría los efectos nocivos de la tradicional”.

Infrarrojos sin obstáculos
Una segunda aventura del proyecto IP Nanoker, y que está a punto de concluir, es la fabricación de ventanas transparentes para el paso de infrarrojos fabricadas a partir de alúminas nanoestructuradas reforzadas. Este nuevo material supondrá un gran avance para la industria aeronáutica y la aeroespacial, principalmente, aunque también será una solución para la iluminación de grandes espacios como los estadios, donde se trabaja con lámparas a 1.500ºC que además soportan enormes choques térmicos. “El material que se emplea hoy día dura muy poco y no tiene una resistencia mecánica tan fuerte. El entorno es extremo, y más aún en el espacio. Las pequeñas partículas al chocar contra la ventana pueden rayarla e inutilizarla y por tanto no dejar pasar el infrarrojo”, detalla Serafín Moya. Actualmente, tal como asegura este investigador, ya hay una compañía a la espera de una confirmación definitiva para ponerse manos a la obra y fabricar los prototipos.

La industria aeroespacial y la aeronáutica no son las únicas que se verán favorecidas. Otro proyecto, también dentro de IP Nanoker, se ha centrado en el desarrollo de un óxido nanometal (compuesto de partículas nanometálicas) de una gran dureza y resistencia que puede sustituir al diamante para cortar roca y óxidos y a los carburos y nitruros para cortar acero. Incide Serafín Moya que “se trata de una nueva generación de herramientas de corte más baratas y con mayor versatilidad, precisión y rapidez, que incrementarán la producción y perfeccionarán el corte. Serán una revolución para el mecanizado del acero y para la industria de la automoción”.

Arcillas antibacterias
Ya fuera del proyecto IP Nanoker, pero basándose del mismo modo en la nanotecnología, en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid están involucrados en la búsqueda de un valor añadido para la sepiolita, una arcilla utilizada básicamente como absorbente de las literas de los gatos y de la que España tiene el 90% de los depósitos mundiales. En este proyecto, financiado por el Estado, el Instituto está trabajando junto a la compañía madrileña Tolsa, una de las principales productoras. “La sepiolita se compone de fibras microcristalinas con una longitud de unas dos micras. En ellas hemos introducido en su interior nanopartículas metálicas de cobre, que le confieren capacidad bactericida, y plata o níquel, que aportan una capacidad óptica para el cambio de color o magnética, entre otras”, constata Serafín Moya. En palabras de este investigador, las ventajas son tremendas. Por ejemplo, en su modalidad bactericida, si se añade a la pintura con la que se va a pintar un hospital puede ser un protector muy poderoso contra la legionela. Además, es un material inorgánico que no se disuelve y permanece a lo largo del tiempo sin degradarse.

Aluminio como acero
En otro entorno muy distinto al del Instituto de Ciencia de Materiales también están enfrascados en la nanotecnología. Se trata del CIDETEC (Centro de Tecnologías Electroquímicas), desde el que José Antonio Díez, director del departamento de Tratamientos Superficiales, nos traslada al campo del aluminio. “En nuestro caso estamos trabajando en la introducción de partículas de composite en los poros del anodizado de aluminio para modificar su superficie”, matiza José Antonio Díez. El objetivo es convertir al aluminio en un material muy competitivo frente al acero, ya que el hecho de poder embutir en sus poros nanopartículas metálicas o composites hace que adquiera otras propiedades como una elevada resistencia a la corrosión o una superficie con un coeficiente de fricción muy bajo. “La principal ventaja es que los costes productivos del aluminio son más baratos que los del acero”, destaca Díez.

El arte del recubrimiento
Pero la nanotecnología no es lo único que está en boga en el ámbito de la investigación, el arte de recubrir un material con otro distinto para dotarle de nuevas capacidades está mostrando sus frutos. José Antonio Díez asegura que la industria demanda materiales multifuncionales. “En CIDETEC hemos desarrollado recubrimientos de plata, que otorgan una excelente conductividad eléctrica, para los componentes electrónicos que, por ejemplo, se encuentran en un equipo de música, en el sistema de control del aire acondicionado de un vehículo, etc.”, comenta. Además, “estamos estudiando recubrimientos basados en composites que aportan una elevada resistencia al desgaste y a la corrosión que podrían usarse en la fabricación de moldes de estampación y en matricería”. Y van más allá. Mediante pulsos de corriente es posible obtener materiales con propiedades avanzadas; así pues, generando corriente a un recubrimiento de cobre se podría modificar la elasticidad del material, es decir, controlar el tipo de estructura.

Por su parte, el centro europeo de investigación y tecnología de Boeing (Boeing Research & Technology Europe, S.L.), situado en Madrid, está investigando junto con la compañía española Inasmet alternativas al cromo y al plomo que se utilizan en los revestimientos de materiales aeronáuticos para evitar la corrosión en las aeronaves. Se han conseguido resultados prometedores en cuanto a un nuevo compuesto que puede sustituir al cromo. Este compuesto está actualmente en proceso de ser patentado.

Javier Belzunce, de la división de Materiales Metálicos de la Fundación ITMA (Instituto Tecnológico de Materiales), expone la opción de utilizar recubrimientos para el acero de modo que sean éstos los que entren en contacto, por ejemplo, con la atmósfera corrosiva. Asegura, además, que existen recubrimientos que pueden hacer de barrera térmica, actuando como aislante. “Se podría recubrir el acero con óxido de circonio, que tiene una baja conductividad térmica, con el fin de trabajar a temperaturas muy elevadas”, sostiene Javier Belzunce. En la Fundación ITMA también se están estudiando diversas fórmulas protectoras de la corrosión a temperatura ambiente para las chapas de los automóviles a fin de alargar su vida a más de diez años. La solución será la de mejorar tanto los pretratamientos de las chapas de acero como los recubrimientos metálicos y los orgánicos (pinturas). “Bajo la misma premisa –añade Belzunce–, estamos trabajando en lacas y barnices para la hojalata que se emplea en las latas de conserva, que a su vez no pueden contaminar los alimentos”.

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2 Comments

  1. Mario A Gallegos dice:

    estoy buscando esmaltes para 1200 grados centigrados, como recubrimientos en los toilets que tenga la funcion de ser antibactericida, materiales que me ayuden a lograr este desarrollo.

  2. nnacy dice:

    Buenas noches necesito saber donde encuentro informacion sobre los materiales utilzados en los medios de transporte terrestre, evolucion, los mas utilizados en la actualidad

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