Esta
época está caracterizada por el descubrimiento de nuevos materiales que nos
está ofreciendo posibilidades tecnológicas solo soñadas en la ciencia ficción.
La nanotecnología empieza a ser posible por el desarrollo de estos materiales,
pues al lograr la miniaturización solo es posible cuando se encuentran propiedades
muy especiales de ciertos elementos que
permiten que se pueda manipular casi al nivel del átomo. La física, la
química y la informática, han hecho posible este avance, y uno de los elementos
que ha hecho posible esta nueva generación de materiales es el Carbono, su
composición es muy especial. El carbono,
tiene una estructura cristalina y
lo encontramos en forma de grafito o del
diamante, pero también puede convertirse en materiales con cualidades únicas
que están cambiando toda la industria, pues no solo son más resistentes que el
acero, sino que son extremadamente livianos, excelentes conductores eléctricos,
que los hacen imprescindibles en la electrónica. De igual forma el
descubrimiento de ciertas propiedades de algunos elementos o tierras raras como
las denominan, crean nuevas posibilidades tecnológicas que hacen posible la
aparición de nuevos dispositivos con mayor eficiencia y un consumo energético
cada vez menor.
Los
nuevos materiales son productos de nuevas tecnologías fruto del desarrollo de
la química y la física aplicada, de la ingeniería y de la ciencia de los
materiales. Se han diseñado para responder a nuevas necesidades o a alguna
aplicación tecnológica.
El
rápido progreso de la electrónica durante la segunda mitad del siglo XX se
explica por el refuerzo mutuo entre la investigación de materiales y su
aplicación industrial práctica en áreas tan distintas como la ingeniería, la
medicina, la construcción, las telecomunicaciones o la informática.
Los
avances de la física y la aparición de la electrónica combinada con los
progresos de la ciencia de los materiales han dado lugar a circuitos eléctricos
y electrónicos muy reducidos capaces de controlar señales eléctricas de muy
baja intensidad, gracias a nuevos materiales eléctricos como:
•
Semiconductores: Materiales como el silicio, galio o selenio, arseniuro de
galio, etc., cuya resistencia al paso de la corriente depende de factores como
la temperatura, la tensión mecánica o el grado de iluminación que se aplica.
Con
ellos se fabrican microchips para ordenadores y circuitos de puertas lógicas.
•
Superconductores: Materiales como el mercurio por debajo de 4 K de temperatura,
nanotubos de carbono, aleaciones de niobio y titanio, cerámicas de óxidos de
itrio, bario y cobre, etc., que al no oponer resistencia al paso de la
corriente eléctrica, permiten el transporte de energía sin pérdidas.
•
Piezoeléctricos: Materiales como el cuarzo, la turmalina, cerámicas y
materiales plásticos especiales, dotados de estructuras micro cristalinas, que
poseen la capacidad de transformar la energía mecánica en eléctrica y
viceversa. Se utilizan como sensores y actuadores en dispositivos electrónicos
como relojes, encendedores, micrófonos, radares, etc.
Otros
nuevos materiales son:
•
Siliconas: Polímeros en los que las cadenas están formadas por silicio en lugar
de carbono. Son materiales muy flexibles, ligeros y moldeables. Son aislantes
del calor y de la electricidad y no les afectan ni el agua, ni las grandes
variaciones de temperatura. No sufren rechazo en tejidos vivos. Se usan para
fabricación de revestimientos exteriores, tapar y sellar grietas, fabricación
de prótesis e implantes, material quirúrgico, cirugía estética, etc.
• El
coltán: formado por dos minerales, la columbita y la tantalita, de los que se
extraen el tántalo y el niobio, metales necesarios para la fabricación de
microprocesadores, baterías de móviles, componentes electrónicos, aleaciones de
acero para oleoductos, centrales nucleares, etc. El 80% de las reservas
conocidas se encuentra en la República Democrática del Congo. Por ello hay en
esta región una amplia zona de conflicto y de guerras por el control de las
minas de diamantes, oro, uranio y coltán.
• La
fibra óptica: son fibras constituidas por un núcleo central de vidrio muy
transparente, dopado con pequeñas cantidades de óxidos de germanio o de
fósforo, rodeado por una fina capa de vidrio con propiedades ópticas
ligeramente diferentes. Atrapan la luz que entra en ellas y la transmiten casi
íntegramente.
•
Materiales inteligentes, activos o multifuncionales: materiales como los
recubrimientos termocrómicos, capaces de responder de modo reversible y
controlable a diferentes estímulos físicos o químicos externos, cambian de
color según la temperatura, en caso de incendio, movimientos, esfuerzos, etc.
Se utilizan como sensores, actuadores, etc. en domótica y sistemas inteligentes
de seguridad.
•
Materiales con memoria de forma: materiales como las aleaciones metálicas de
níquel y titanio, variedades de poliuretano y poliestireno capaces de
«recordar» la disposición de su estructura espacial y volver a ella después de
una deformación. Se utilizan en sistemas de unión y separación de alambres
dentales para ortodoncia, películas protectoras adaptables y válvulas de
control de temperatura.
•
Materiales híbridos: materiales formados por una fibra y una matriz, como
fibras de vidrio y de carbono con una matriz de poliéster o matriz metálica o
de cerámica. Son materiales ligeros y de gran resistencia mecánica y altas
temperaturas, utilizados en la industria aeronáutica y de embarcaciones, en
motores y reactores de aviación.
Hoy en día, debido a los avances en física, química e
informática, la creación de nuevos materiales se ha convertido en
algo más que esperanzador. Sumado ésto a la gran invención de los últimos
tiempos, la nanotecnología. La nanotecnología trabaja a nivel atómico
y molecular, lo que podría generar una revolución a nivel molecular en un
futuro cercano.
Maravillas del carbono:
El carbono, que de acuerdo con su estructura
cristalina es capaz de tomar la forma del grafito o del diamante, también puede
convertirse en materiales con cualidades únicas que de a poco empiezan a
reemplazar a gran escala a los materiales convencionales, como por ejemplo:
Fibras de carbono
Las fibras de carbono muy pequeñas, sumergidas en un polímero
de soporte resultan un material muy liviano y sumamente resistente. Si uno lo
observa a través de un microscopio, una fibra de carbono (cuyo
diámetro es la centésima parte de un milímetro) es muchísimo más fino que un
cabello humano.
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