Una vez más la ciencia nos sorprende con sus creaciones que parecen inverosímiles.
Como si se tratase de una emulación de la incesante búsqueda de los otrora Alquimistas por encontrar la fuente de la eterna juventud, también llamada en su momento la piedra filosofal o el elixir de la vida, la ciencia en la actualidad no da pausa por descubrir o crear subproductos materiales que contribuyan con mayor eficiencia intrínseca y eficacia sistémica, al desarrollo de productos acabados a ser usados por diversas industrias, entre ellas la construcción.
Las dos potencias económicas y científicas que se disputan la hegemonía mundial, USA y el Gigante Asiático China, en la última década vienen desarrollando proyectos experimentales de carácter científico conducentes a generar y proveer materiales que prometen revolucionar al mundo diverso de las industrias de lo que puede sacar el mayor provecho la actividad constructora. Las dos potencias desde los laboratorios han generado tres nuevos materiales con propiedades que les puede habilitar para sustituir metales tradicionales que se aplican en la industria: El Galvorn de USA, la Cerámica Flexible y el Aerografeno de China.
El Galvorn Estadounidense
Marinero (2023) recrea el que él considera un pasaje que parece como sacado de El Silmallirion -la fabulosa Biblia del J.R.R. Tolkien de la cinematográfica creación El Señor de los Anillos– según el cual «Un hábil herrero elfo llamado Eöl crea un nuevo tipo de metal llamado galvorn que se describe como delgado y flexible, pero también lo suficientemente fuerte como para servir de armadura» para reseñar que éste fue la inspiración para que la startup estadounidense DexMat nombrara a un material revolucionario que puede tener múltiples aplicaciones en diversas industrias.
Pero el Galvorn ya pasó de la historia de ficción a la realidad gracias a las investigaciones realizadas en el Departamento de Química de la Universidad de Rice en Texas, por el Profesor Mateo Pasquali y el reconocido padre de la nanotecnlogía, el Nobel de Química Richard Smalley, quienes sentaron las bases teóricas y técnicas para crear este portentoso material basado en nanotubos de carbono de alto rendimiento alineados.
El Galvorn consiste en un material que pesa la mitad del aluminio y es tres veces más resistente que el acero. Por ahora se produce en forma de hilos, mallas o cintas, y es increíblemente resistente, ultraligero, conductor termoeléctrico, flexible, inmune a la corrosión y biocompatible, anota Marinero. Según el mismo, se trata de una alternativa al cobre, al aluminio y al acero puesto que mejora sustancialmente las principales cualidades de estos metales fundamentales para los sectores de la energía, automotriz o aeronáutico.
El proceso de producción de este prometedor material gira en torno a la tecnología de los nanotubos de carbono -CNT por sus siglas en inglés- que consiste en unir millones de moléculas cilíndricas formadas por láminas enrolladas de átomos de carbono de una sola capa pudiéndose obtener finalmente láminas de una sola pared con dimensión inferior a 1 nanómetro (nm) o de pared múltiple (MWCNT), formada por varios nanotubos entrelazados concéntricamente con diámetros que alcanzan más de 100 nm.
Fuente: elespanol.com
Las mallas de Galvorn son aplicables para paneles compuestos, electrodos y prendas de vestir, mientras que los hilos se pueden aplicar para la fabricación de cables, líneas o bobinas eléctricas para motores, y por su parte, la cinta es ideal para blindajes, baterías o antenas.
Y en la construcción este material sería óptimo para la producción de hormigón con el que se puedan levantar edificios más resistentes y duraderos, o para el montaje de los sistemas eléctricos y de inteligencia en el marco de la de la Internet de las Cosas -IoT- de las construcciones, e incluso para el armado de paneles que sirvan de ventanales que sustituyan a las tradicionales de cristal.
La Cerámica Flexible
Castañón (2022) la califica como el material que jubilará al metal y no ahorra palabras para señalarlo como un material que es sumamente fuerte pero a la vez flexible. Surge como producto de las investigaciones adelantadas por un grupo de científicos chinos que dio origen a la primera cerámica que puede doblarse como el metal, como lo ilustra el director de la investigación Chen Kexin quién es profesor de Ingeniería y Ciencias de los Materiales de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (NSFC).
Para la generación de este versátil y multifuncional material los científicos chinos también acudieron a la nanotecnología que aplicaron al nitrito de silicio para producir nanopilares que contenían dos tipos y diferentes estructuras cristalinas, de tal forma que cuando se aplica una fuerza exterior sobre una de ellas, ésta puede transformarse en la otra, lo que permite que el material se doble antes de volver a su forma original. Esta invención podría conducir a «materiales más livianos y más fuertes que incluso las aleaciones actuales de metal», anota Castañón.
El equipo de investigadores chinos inicialmente han visualizado que este material sería particularmente útil para la fabricación de motores de aeronaves tanto convencionales como espaciales, sin descartar que pueda ser aplicado también a la producción de motores para automóviles, que de producirse a gran escala sería de un costo mucho menor a los que se producen actualmente.
Además de la ductilidad, sin que por ello pierda su dureza y resistencia, otra característica destacable de este material es su altísima tolerancia a las temperaturas elevadas, lo que haría que los sistemas de refrigeración de los motores fuesen menos voluminosos y por tanto más económicos en cuanto a sus costos de producción al igual que los de rodamiento de los automóviles, en tanto que reduce el consumo de combustible.
Pero por su doble característica de ser resistente y flexible también se convierte en una alternativa apreciable para la construcción de edificios para armar bases, arcos, marcos, columnas y vigas propias de un sistema sismo resistente, con la virtud de permitir estructuras más livianas pero con alta capacidad de soporte de pesos y fuerzas, sin que se desintegren o fracturen.
Fuente: elespanol.com
El Aerografeno
Y este es quizás el rey entre esta triada de asombrosos y novedosos materiales de reciente descubrimiento. Un material fascinante como lo describe Delgado (2023) que ofrece características extraordinarias pudiendo ser aplicado a una infinidad de campos de la industria, desde la aeroespacial hasta la energética.
Anota Delgado que la tierra está llena de una gran diversidad de elementos y materiales sorprendentes cada uno de ellos con características y propiedades únicas que los hacen especiales, pero entre todos destacan el grafeno y el aerogel, ambos considerados entre los más ligeros, livianos y duros, y es de la fusión de estos dos que surge el Aerografeno, gracias a las investigaciones adelantadas por científicos de la Universidad de Zhejiang, China.
El grafeno es un material similar al aluminio o al acero pero si profundizamos un poco más seguramente descubriremos que este material es uno de los hallazgos más importantes de la década dentro de la física del estado sólido, se asegura en vídeo publicado por el portal Computerhoy.com (2023). Se trata de una sustancia formada por carbono puro con átomos dispuestos en un patrón hexagonal similar al grafito pero en una hoja de un átomo de espesor.
Fuente: Canal ComputerHoy en Dailymotion
Según la misma publicación,éste es un material muy liviano a tal punto que una lámina de un metro cuadrado pesa tan solo 0,77 miligramos y es considerado 200 veces más fuerte y cinco veces más ligero que el acero cuyas grandes virtudes son la resistencia, flexibilidad y ligereza. También destaca por su excelente conducción del calor y la electricidad, y además por su fácil maleabilidad por lo que se puede adaptar a lo que los ingenieros le quieran dar forma. Múltiples son sus aplicaciones tanto para ordenadores, tabletas o móviles, pero también para construir edificios, aviones, coches e incluso satélites, y hasta prótesis que pueden ayudar a nuestra salud.
Mientras que para De León Hernández (2023) el aerogel o «Gel Helado» es un material coloidal -hace referencia a una partícula de orden de magnitud dispersa en un medio que tiene una dimensión entre 1 y 100 nm- similar al gel, en el que el componente líquido es cambiado por un gas, obteniendo como resultado un sólido de muy baja densidad -99,98% de la densidad del aire, es decir, un 0,02% menos que el aire- y altamente poroso, con ciertas propiedades sorprendentes y enorme capacidad de aislamiento térmico.
Fuente: http://wp.uaslp.mx/
Pues bien, de la fusión de estos dos materiales extraordinarios no podría resultar sino un supermaterial aún más asombroso. La resultante de esta combinación, el Aerografeno, es un material de tan solo 0,16 miligramos por centímetro cubico de densidad, por lo que es considerado el material compuesto más liviano del mundo pero a la vez más resistente que el acero. Tiene una alta capacidad de carga y es un excelente aislante térmico y eléctrico.
Los investigadores chinos lograron desarrollarlo con éxito usando materiales a base de grafeno en una composición de 1-D a 2-D mediante un proceso de liofilización del óxido de grafeno utilizando soluciones de nanotubos de carbono y eliminando el oxígeno presente en el material, surgiendo un material tridimensional que puede aplicarse a una gran variedad de campos.
Según los científicos puede aplicarse en la industria aeroespacial para crear estructuras más ligeras, en la industria de la energía para mejorar la eficiencia de las baterías o los supercondensadores, en la electrónica como sensores de alta conductividad, y en aplicaciones de aislamiento térmico, entre otros. En la construcción su aplicación puede ser también diversa: para armar estructuras más livianas, resistentes y duraderas, o para el montaje de instalaciones eléctricas y electrónicas en sistemas de control y vigilancia más eficientes, o como aislante térmico de las residencias, etc.
Fuente: computerhoy.com
Hemos realizado un corto recorrido por tres de los materiales más asombrosos de reciente producción cuyo común denominador es que en su gestación han estado presentes la nanociencia y la la nanotecnología. Tres materiales producidos en USA y China que prometen revolucionar a la industria en sus diversas manifestaciones de la que la construcción puede obtener el mayor provecho para instalar infraestructura civil más duradera y económica, al igual que edificaciones más resistentes, livianas, duraderas y costoeficientes.
Referencias
- Castañón, Nacho. 2022. La nueva cerámica que jubilará al metal: fuerte y flexible para producir motores más eficientes. El Español Omicrono, 10 de diciembre de 2022. https://www.elespanol.com/omicrono/tecnologia/20221210/ceramica-jubilara-fuerte-flexible-producir-motores-eficientes/721928029_0.html
- Computerhoy.com. 2023. ¿Qué es el grafeno? Computerhoy.com, 9 de junio de 2023. https://computerhoy.com/ciencia/aerografeno-material-menos-denso-tierra-ligero-aire-10-veces-duro-acero-1257774
- De León Hernández, Patricia Alejandra. 2022. Usos del aerogel. Sinergia, 17 de noviembre de 2022. http://wp.uaslp.mx/sinergia/2022/11/17/usos-del-aerogel/
- Marinero, Ismael. 2023. El innovador material que pesa la mitad que el aluminio y es tres veces más resistente que el acero. El Español Omicrono, 10 de junio de 2023. https://www.elespanol.com/omicrono/tecnologia/20230610/innovador-material-mitad-aluminio-veces-resistente-acero/769923081_0.html
- Imagen de portada. Fuente: hive.blog
