El futuro es de los materiales

El grafeno es la punta de lanza, pero se prepara una nueva generación de nuevos compuestos con capacidad de cambiar nuestra vida y revolucionar la industria


Redacción / La Voz

¿Se imagina un chip diminuto que proceso los datos a una velocidad hasta cien veces superior a la actual? ¿O una batería que se recarga en segundos? ¿Una pantalla táctil ultrafina? ¿Un teléfono móvil que se puede enrollar y desplegar a voluntad? ¿Una retina artificial? ¿Prendas inteligentes que hagan chequeos en tiempo real? ¿Aviones supersónicos que apenas consumen combustible? ¿Hormigones eternos o aceros que nunca se deterioran? ¿Motores que se autorreparan? ¿Paneles solares que generan energía de una forma más eficiente que los combustibles fósiles?... Pero lo que ahora es pura imaginación puede convertirse en realidad más tarde o más temprano gracias a una nueva generación de materiales que se cuecen a fuego lento en los laboratorios, pero con capacidad de transformar la industria y nuestras propias vidas.

El grafeno, 200 veces más resistente que el acero, un millón de veces más fino que una hoja de papel, ligero, transparente y con una conductividad eléctrica muy superior a la del cobre, es la punta de lanza, pero no es el único. Ni siquiera es el único de la familia a la que pertenece, la de los materiales bidimensionales, llamados a revolucionar la informática, las comunicaciones, el sector energético o la construcción. Todos tienen una característica en común: están formados por una sola capa atómica y son intercambiables, lo que significa que se pueden combinar distintas sustancias entre sí, como si fueran piezas de lego, para multiplicar las propiedades de cada uno de ellos y conseguir finalidades completamente nuevas.

Disulfuro de molibdeno, fosforero, siliceno, antimoneo, carbino, borofito... La lista es amplia y cada día crece a la espera de que, con el tiempo, se confirmen las expectativas que ofrecen: más duros, más ligeros, más resistentes, transparentes, flexibles, superconductores de electricidad... Ya se conocen cien materiales bidimensionales, y podría haber muchos más. «Están surgiendo continuamente, porque las combinaciones posibles se han disparado», explica Francisco Guinea, del Instituto Madrileño de Estudios Avanzados y uno de los referentes en Europa en el estudio del grafeno.

«Ya no solo se habla de grafeno, sino de toda una gran familia de materiales bidimensionales que se están descubriendo y estudiando ahora mismo. Tienen diferentes materiales según su composición química, lo que los convierte en candidatos para hacer células solares o dispositivos electrónicos, entre otras muchas aplicaciones», apunta María José Calderón, del departamento de Simulación de Materiales en el Instituto de Ciencias Materiales de Madrid (CSIC). Pero hay muchos más protagonistas. De hecho, Calderón, al igual que otros expertos consultados, destacan que «más que hablar de materiales con nombres y apellidos es mejor hacerlo de familias y de nuevas funcionalidades, que podemos conseguir con compuestos conocidos gracias a los avances en técnicas de fabricación de materiales y dispositivos».

algo nuevo cada día

Francisco Rivadulla, científico en el Centro Singular de Investigación en Química Biológica y Materiales Moleculares (CiQUS) de Santiago, coincide en el bum que se está viviendo en el área. «Cada día -señala- xurde unha cousa nova. E todas son moi prometedoras, pero aínda haberá que esperar para ver si cumpren as expectativas».

En las nuevas familias se encuentran los superconductores, ideales para transportar energía de forma eficiente. En este género, los cupratos, descubiertos en 1986, ya se están usando para fabricar cables. Otro campo importante es el de los materiales nanoestructurados, en el que se utilizan estructuras con un tamaño del orden de nanómetros, la milmillonésima parte de un metro. En estas magnitudes las propiedades cambian y el abanico de posibilidades es infinito. «Por ejemplo -explica María José Calderón-, el oro deja de ser dorado cuando está en forma de nanopartículas». Y hay más posibilidades. «Con la tecnología de fabricación actual se pueden hacer crecer unos materiales sobre otros diferentes».

Si hay un sector en el que los avances se necesitan de forma prioritaria es en el de la energía. «Os procesos actuais son moi ineficientes, é como si estiveramos aínda na máquina de vapor, porque danse moitos pasos para transformar a enerxía química en eléctrica», destaca Manuel Andújar, miembro del Grupo de investigación en Química Molecular y de Materiales de la Universidade da Coruña. La perovskita, que se conoce desde hace más de un siglo, es una de las grandes esperanzas para promover el cambio que se espera. Es mucho más barato que el silicio y presenta una igual o mayor eficiencia para su implantación en células solares, lo que permitiría a la industria fotovoltaica competir en igualdad con el petróleo, el gas o el carbón.

A juicio de Andújar, entre los materiales del futuro habría que incluir a los polímeros, que permiten autorrepararse y a los híbridos, en los que se combinan elementos orgánicos e inorgánicos y que reaccionan ante muy diferentes estímulos.

Los materiales bidimensionales, de la misma familia que el grafeno, son los que generan más expectativas

Casi cada día surge un nuevo material con propiedades sorprendentes, pero hay que probarlos

 

No hay una lista concreta con los nuevos materiales que pueden cambiar el mundo, porque el que hoy es el más prometedor mañana ya es sustituido por otro al que se le ven más posibilidades. Pero sí hay, entre muchos otros, algunos sugerentes en cuyo desarrollo se está trabajando de forma importante. La siguiente es una lista de propuestas recomendada por la Universidad Politécnica de Madrid.

grafeno. Es el único que, de forma invariable, encabeza la hipotética lista de materiales prodigiosos, casi desde que en el 2004 fuera aislado por los ahora Premios Nobel -el hallazgo les valió el galardón- Greim y Novoselov. «Tiene el potencial de revolucionar muchos aspectos de nuestra vida», dijo en su momento Konstantin Novoselov. Y no se equivocó. Cristales irrompibles, paredes pantalla, retinas e implantes artificiales, baterías eléctricas de coches de carga ultrarrápida, barcos y aviones más ligeros, sensores de alta velocidad, pantallas táctiles plegables y ultrarresistentes, comunicaciones inalámbricas ultraveloces... Son algunas aplicaciones esperadas a medida que avance la investigación en este derivado del carbono.

Metamateriales. Están basados en la teoría de capas invisibles que habla de la posibilidad de curvar la luz alrededor de un objeto, de modo que parezca invisible. Los investigadores trabajan en la creación de nanoestructuras que podrían tener diferentes aplicaciones, fundamentalmente en el ámbito de la defensa. También presentan la potencial aplicación de crear lentes perfectas.

Tela de araña. Más resistente que un cable de acero y mucho más elástica. Su creación sintética tiene infinitas posibilidades, desde su empleo como material de sutura quirúrgica reabsorbible, hasta su aprovechamiento como fibras técnicas en automoción.

Shrilk. Es mucho más fuerte que el plástico y además es biodegradable. Se le conoce ya como el plástico del futuro. Su dureza equivale a la del aluminio.

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