Volvemos en este artículo a hablar de los materiales inteligentes, retomando nuestro post anterior. La innovación en materiales y la investigación científica continúan generando formas optimizadas de producir nuevos materiales sostenibles, eficaces y versátiles. Gracias a ello, cada año se ahorran grandes cantidades de dinero en una amplia variedad de sectores, además de contribuir a la protección y la mejora del medio ambiente.
Se espera que el mercado de inversión de materiales inteligentes alcance los $72.63 mil millones en 2022, lo cual le da importancia a esta mega tendencia global como una forma de inversión diferente, aprovechando las oportunidades que ofrecen los llamados ´smart materials” de los que ya hemos hablado en nuestro post anterior “Materiales Inteligentes y su impacto en la industria 4.0″.
En este post vamos a ver ejemplos muy concretos e interesantísimos.
Ejemplos de materiales inteligentes
Los materiales inteligentes se están trabajando desde diferentes sectores con diversos objetivos. Hay algunos que están más avanzados y otros cuyo desarrollo está en las fases iniciales.
Algunos de estos materiales son el estaneno, que podría convertirse en el supercondensador del futuro. El estaneno es un nuevo material que todavía está siendo desarrollado por la ciencia, pero que tiene un potencial enorme en el campo de la electrónica debido a su superconductividad y a su capacidad para aislar el calor. Está compuesto por átomos de estaño desplegados en una sola capa.
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La propiedad más revolucionaria del estaneno es su poder para conducir la electricidad sin oponer ningún tipo de resistencia, es decir, con una eficiencia energética del 100 % (mayor incluso que la del grafeno). Su puesta en marcha supondría la posibilidad de crear ordenadores, baterías y dispositivos de telefonía móvil mucho más rápidos y eficientes que los actuales.
El dióxido de vanadio podría convertirse en los próximos años en el metal de moda de la industria por su insólito comportamiento en la conducción de la electricidad, que le confiere unas características muy atractivas para múltiples aplicaciones: el dióxido de vanadio es capaz de trasmitir de forma independiente electricidad y calor en un entorno en el que ambos factores suelen estar fuertemente correlacionados.
El cemento termo crómico, se trata de un proyecto llevado a cabo por Gloria Pérez, doctora en Física, y consiste en un revestimiento para edificios inteligente. A simple vista parece polvo de cemento normal, pero se le añaden unos pigmentos termo crómicos que hace que el material cambie de color según la temperatura.
No se trata de un avance en la estética, sino una adaptación de las tonalidades grises del cemento para aumentar o disminuir la temperatura superficial de una fachada. De esta forma, se mejora la eficiencia energética del interior. Para que esto funcione, cuando las temperaturas sean bajas, el cemento se oscurece absorbiendo los rayos de luz; y ocurre lo contrario cuando la temperatura asciende.
Los termoplásticos, especialmente el ácido poli láctico y el acrilonitrilo butadieno estireno, que se están usando en la impresión 3D en sectores como el diseño, la medicina o arquitectura.
Tela de araña sintética 5 veces más fuerte que el acero
Es un material cinco veces más fuerte que el acero que posee una gran elasticidad. Se suele usar en la ropa a prueba de balas, piel artificial para quemados o adhesivos resistentes al agua.
Los científicos han intentado durante décadas replicar la seda de araña, un material que es cinco veces más fuerte que el acero, entre sus muchos superpoderes. En los últimos años, los investigadores han estado desenredando la estructura de la fibra basada en proteínas hasta el nivel molecular, lo que ha llevado a nuevas perspectivas y posibilidades para usos comerciales eventuales.
Las aplicaciones para tal material parecen casi infinitas. Existen las visiones más futuristas, como habilitar “músculos” robóticos para movimientos similares a los humanos o atrapar a villanos de la vida real con una telaraña similar a un hombre araña. Las aplicaciones a corto plazo podrían incluir la industria biomédica, como los vendajes y adhesivos, y como un textil de reemplazo para todo, desde cuerdas hasta cinturones de seguridad y paracaídas.
Hormigón que se repara a sí mismo
Durante siglos, se ha experimentado para mejorar los materiales de construcción y poder así levantar edificios más altos y resistentes. ¿Y si el paso siguiente fuese perfeccionarlos hasta el punto de que no necesiten mantenimiento? Esto es lo que tienen en mente científicos del departamento de Concrete Structures de la Universidad Técnica de Delft, en los Países Bajos, que están desarrollando un hormigón que se regenera.
Para prepararlo, se mezcla el cemento tradicional con cepas de una bacteria microscópica diseñada sintéticamente y lactato de calcio. Al entrar en contacto con el agua, estas bacterias se activan y proceden a alimentarse del calcio.
Tras la digestión, secretan un material que tiene la propiedad de sellar las fisuras del hormigón, rellenando sus propios huecos.
Aunque parece cosa de ciencia ficción, estos científicos se inspiran en la propia naturaleza. La bacteria diseñada sintéticamente imita el comportamiento de la Bacillus Pseudofirmus, que en estado natural puede habitar en ambientes tan hostiles como cráteres de volcanes activos. Y la idea de regenerar un material está presente, sin ir más lejos, en nuestros cuerpos, capaces de cicatrizar heridas. Algunos animales tienen incluso la capacidad de regenerar miembros amputados.
El hormigón que se autorrepara es un logro más de la biomimética), la ciencia que estudia la naturaleza para inspirarse en ella.
Este hormigón autorreparable puede suponer un importante ahorro en el mantenimiento de edificios e infraestructuras. En lugares con mucha actividad sísmica puede jugar un papel esencial para mantener las construcciones en buen estado. La reparación de pequeñas grietas que pueden surgir tras movimientos leves pueden marcar la diferencia en la resistencia de la estructura ante terremotos más intensos.
Materiales inteligentes capaces de recuperar y almacenar energía
Sectores como la construcción, el automovilístico y el aeronáutico podrían verse beneficiados del desarrollo de materiales inteligentes de gran rendimiento. El objetivo es que sean capaces de recuperar energía mecánica o térmica y transformarla en electricidad de manera limpia.
Los materiales podrán almacenar dicha electricidad en un supercondensador para alimentar redes de sensores de forma inalámbrica en edificios, coches (para ubicarlos o monitorizarlos a través de sensores GPS o sistemas de seguridad activa) y aviones. “El salto cualitativo para el sector de la energía se dará en la monitorización, que en la actualidad se basa en baterías“, apuntan desde el consorcio.
Está claro que los materiales que están remplazando los recursos tradicionales cada vez más escasos representan el futuro de la demanda de productos básicos. Entre ellos se incluyen el litio utilizado en las baterías de vehículos eléctricos, el sector de la automatización, robótica y software.
Dentro de esta mega tendencia, los coches eléctricos representan una de las transformaciones más importantes de la producción industrial moderna, representando el 10% de los 80-90 millones de vehículos nuevos que se fabricarán en 2020.
Aunque Tesla ha tenido mucha popularidad en dicho mercado, los fabricantes de automóviles chinos fueron responsables del 43% de la producción mundial en 2017. Según Bloomberg, se estima que el contenido liviano de los vehículos aumente del 29% al 67% en 2030.
