2025-01-10Supermateriales: innovaciones que transforman el futuro
Revista Virtual Pro |En las últimas décadas, se han logrado crear supermateriales con composiciones químicas específicas, estructuradas o nanoestructuradas y propiedades asombrosas. Gracias a estos avances día a día se optimizan diversos procesos en sectores como el energético, la medicina, la construcción, el transporte, la electrónica, la defensa y la seguridad.Desde el grafeno, pasando por modernos aerogeles o nanotubos de carbono, hasta los tejidos artificiales, los avances en materiales están revolucionando las materias primas y, en gran medida, mejorando varios procesos industriales y los productos que utilizamos hoy en día.
Vantablack
Una muestra de Vantablack sobre papel aluminio; si el objetivo de la cámara se moviera de derecha a izquierda o de arriba hacia abajo se notaría un contraste casi absoluto. El papel de aluminio refleja gran parte de la luz, en cambio, el Vantablack es tan oscuro que en una vista 3D aparece no solo como una mancha muy negra, sino como un hueco muy profundo. En lo real, el relieve del Vantablack sobresale del papel de aluminio. Surrey NanoSystems (2014).
El Vantablack, comercialmente denominado así, fue el pigmento más oscuro creado hasta el año 2019. Este supermaterial está compuesto por revestimientos a partir de millones de nanotubos de carbono alineados de forma vertical (Paco, 2016). Se caracteriza por absorber el 99.965 % de la radiación de luz perceptible.
Otras propiedades incluyen: absorción UV, visible e IR; capacidad hidrofóbica; alta resistencia térmica (tanto al frío como al calor); resistencia a vibraciones y golpes. Además, presenta baja pérdida de masa y desgaste, siendo un material de alto rendimiento. Aunque pareciera que este pigmento fue creado para recubrir cualquier tipo de producto con uno de los colores negros más oscuros existentes, este supermaterial fue diseñado específicamente para ser empleado en aplicaciones espaciales, concretamente para recubrir partes de los telescopios.
En el año 2019, ingenieros del MIT crearon un material aún más oscuro, 10 veces más que el Vantablack. (Chu, 2019). Actualmente, estos revestimientos de color negro ultraoscuro están siendo empleados en la industria automovilística, la electrónica, la producción de relojes e incluso en el ámbito artístico.
Bioimpresión de células
Los implantes bioimpresos representan una innovadora y prometedora tecnología en el campo de la ingeniería biomédica y la medicina regenerativa. Esta técnica revolucionaria permite la creación de tejidos y órganos personalizados mediante la bioimpresión 3D, utilizando células vivas y biomateriales. La Genoteca (2024).
Este innovador método de fabricación ha logrado que existan varios proyectos enfocados en la creación de tejidos y órganos a partir de células madre. Los proyectos científicos que están trabajando en la bioimpresión de células utilizan la tecnología de impresión en 3D para imprimir biotinas compuestas en su mayoría por células madre. El proceso va dando forma mediante la impresión de capa tras capa, que previamente ha sido digitalmente dirigida y diseñada. Finalmente, se construyen tejidos como los tipos de piel u órganos como pulmones o corazones.
En 2019, un equipo de investigadores de la Universidad de Tel Aviv logró la impresión de un prototipo de un corazón con tejidos y vasos sanguíneos humanos. Aunque este órgano estaba inerte, por primera vez en la historia se imprimió un corazón con células y materias provenientes de un paciente. Se espera que, en un futuro, con el avance de la tecnología, se puedan imprimir órganos vivos funcionales para reemplazar los deteriorados y tejidos para reparar estructuras dañadas en los cuerpos humanos.
Nanocelulosa
Las fibras del algodón representan la forma natural más pura de la celulosa, conteniendo más del 90 % de este glúcido. Cotton (2008).
La nanocelulosa ha sido denominada como un tesoro de la naturaleza. Este supermaterial del futuro se crea mediante el uso de fermentos de celulosa vegetal natural. Entre los métodos más relevantes se encuentran someter la celulosa natural a altas presiones u homogeneizaciones, la hidrólisis ácida o la reticulación. Este nanomaterial posee diversas propiedades y existen varios tipos.
Propiedades
- Mecánicas: resistencia, rigidez y en sus propiedades de barrera posee permeabilidad al agua y al oxígeno.
- Propiedades ópticas: transparencia, baja opacidad y efectos de birrefringencia.
Tipos de nanocelulosa
- Celulosa nanocristalina (CNC): también conocida como nanocristales de celulosa, es empleada en materiales fotónicos, refuerzos para nanocompuestos, sensores ópticos, dispositivos electrónicos, recubrimientos y adhesivos.
- Nanocelulósicas (CNF): reconocida como fibras nanocelulósicas, es empleada en la producción de papel, empaques biodegradables, hidrogeles, aerogeles, recubrimientos funcionales, refuerzos de polímeros y materiales compuestos.
- Celulosa bacteriana: entre sus aplicaciones se encuentran biomateriales para medicina, materiales electrónicos flexibles, membranas de filtración, cosméticos y alimentos.
- Celulosa nanofibrilada modificada: se aprovecha en la creación de materiales adsorbentes para la remoción de contaminantes, hidrogeles funcionales, recubrimientos especializados, componentes para baterías y supercondensadores.
Gracias a que la nanocelulosa es biodegradable, renovable y tiene un gran potencial para ser empleado en la producción de múltiples productos, investigadores de instituciones como el KTH Royal Institute of Technology y la Universidad de Chile están trabajando en proyectos que buscan crear materiales con el máximo potencial de este supermaterial. Las fibras de varios tipos de nanocelulosa pueden ser hasta ocho veces más fuertes que el acero y mucho más ligeras. Con estas ventajas, los científicos están trabajando en la creación de bloques para construcción, adhesivos para la fabricación de productos de madera y hasta en la diseño de piezas de aviones y autopartes.
La ciencia y la tecnología continúan moldeando y mejorando estos y otros supermateriales, como los innovadores materiales de alta entropía y los metamateriales.Con la evolución de desarrollos en Inteligencia Artificial (IA), la robótica, la biología molecular y la computación cuántica los materiales avanzados e inteligentes no solo transformarán el sector industrial, sino que también serán útiles en la cotidianidad de la sociedad y nos ayudarán a resolver o disminuir la mayoría de problemáticas que enfrenta actualmente la humanidad.
Mauro Sastoque Campos
Periodista, escritor y diseñador para la Comunicación Gráfica.
Virtualpro
[email protected]
Referencias
Chu, J. (2019, 12 de septiembre). Los ingenieros del MIT desarrollan el material “más negro” hasta la fecha. MIT.
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Cotton. (2008, 26 de junio). Las fibras del algodón representan la forma natural más pura de la celulosa, conteniendo más del 90 % de este glúcido [Imagen]. Wikipedia.
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