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Metamateriales y nanotecnología: lo último en innovación con nuevos materiales

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¿Alguna vez has visto algún objeto cuyos laterales se encogen o que se pueda programar para que cambie de forma varias veces? ¿Te sentirías más seguro si el bloque de oficinas de Los Ángeles o Tokio en el que trabajas se pudiera doblar cuando hubiera un terremoto? ¿Te comprarías una chaqueta que te calentase o enfriase según la temperatura del exterior, o unas mallas que te ayudaran a mantener el equilibrio o una postura durante más tiempo en clase de yoga? 

 

Estas soluciones tan innovadoras buscan satisfacer las demandas de los consumidores, que piden productos más sostenibles, que mejoren su calidad de vida y que simplifiquen o automaticen las tareas más básicas para ahorrarnos tiempo y energía y, así, permitirnos disfrutar de una mayor comodidad en nuestro día a día. 

 

Estas tecnologías disruptivas no serían posibles sin los grandes avances y la creatividad de la ingeniería y el diseño. Además, necesitan contar con una lista interminable de nuevos materiales que van saliendo rápidamente de los laboratorios para integrarse en los productos que ya tenemos, o que pronto tendremos, a nuestro alcance.

 

Aunque ya hayas oído hablar del término “nanotecnología”, seguramente te resulte difícil definirlo, y te sea aún más complicado explicar cómo la vida de la gente está cambiando para mejor gracias a los productos creados con esta tecnología. Por eso, queremos darte algunas de las claves de un tema tan fascinante como este y resumirte en qué consisten estos nuevos materiales, cuáles son las novedades y de qué forma se podrían utilizar para crear dispositivos, objetos y sistemas disruptivos. Muchos de ellos todavía están en fase experimental, pero algunos ya están en el mercado o lo estarán próximamente.  

 

 

¿Qué son los metamateriales y para qué se pueden usar?

 

Son materiales que no se pueden encontrar en la naturaleza y que no tienen origen químico. Tienen una estructura muy compleja que se fabrica con patrones geométricos y sirven para crear objetos que respondan de manera única y “rara” a una serie de estímulos. Por ejemplo, podrían tener memoria de forma, ser autorreparables, cambiar automáticamente de fase, e incluso combinar varias de estas acciones, ya que una de las características de los metamateriales es que permiten que los objetos en los que se incluyen cumplan distintas funciones. 

 

Sin embargo, lo más interesante es que los metamateriales se pueden combinar para eliminar cualquier incompatibilidad que exista entre ellos en un principio.

 

Estas son las propiedades de los metamateriales:

 

  • Control acústico: el metamaterial se puede situar entre un emisor y un receptor para amplificar, enviar, manipular o cancelar las ondas sonoras, llamadas “fonones”, en cualquier material sólido, líquido y gaseoso. Las implicaciones son especialmente prometedoras para la producción y la interpretación musical, para la insonorización y el control de la contaminación acústica y para la defensa militar.

 

  • Invisibilidad: algunos metamateriales tienen una longitud de onda inferior al espectro visible para el ojo humano gracias a sus propiedades ópticas especiales. Lo más llamativo de los objetos fabricados o cubiertos con estos materiales es que también podrían ser invisibles. Los sectores en los que esta innovación causaría mayor impacto serían el de la moda, la cosmética, los tratamientos de belleza, y en el de los suministros militares y armamentísticos.

 

 

¿Qué podemos esperar de la nanotecnología?

 

La nanotecnología está estrechamente relacionada con el desarrollo de los metamateriales y trabaja con un tamaño muy reducido, es decir, de entre 1 y 100 nanómetros. Vamos a poner un ejemplo para que te hagas una idea de cómo son estas dimensiones: el tamaño de un pelo humano equivale a 80 000 nanómetros. 

 

Básicamente, la nanotecnología permite manipular los átomos para moverlos y crear nuevos objetos, dispositivos y sistemas a una escala diminuta. Sin embargo, la nanotecnología se encarga de distribuir los materiales atómicos, moleculares y macromoleculares, de manera que las propiedades de los dispositivos y objetos fabricados con ella son distintos de los que se crean a gran escala, por lo que su capacidad de reaccionar ante un comportamiento anómalo también es diferente.

 

Para Thomas Theis, director de ciencias físicas del IBM Watson Research Center, “la nanotecnología es un fenómeno económico, empresarial y social inminente […] que va a revolucionar la forma en la que vivimos, trabajamos y nos comunicamos”.

 

La nanotecnología en acción

 

Las nanopartículas se utilizan, por ejemplo, en los protectores solares para evitar que se cuele la luz ultravioleta perjudicial, y en las pelotas y raquetas de tenis para conseguir un mayor rebote durante más tiempo. Además, son una parte fundamental de la tecnología informática que usamos todos los días, y, sin ellas, no podríamos disfrutar ni de la informática tal y como la conocemos ni, por supuesto, de internet.

 

La nanotecnología está formada por unos componentes mecánicos, físicos y químicos que hacen que sea de gran utilidad para cubrir las superficies de las piezas de las máquinas y protegerlas de la corrosión y el desgaste. La industria automovilística y la aeroespacial utilizan la nanotecnología de muchas formas, y también se emplea para fabricar pegamentos, como los que usan los dentistas para hacer rellenos cosméticos, debido al aumento de la fuerza adhesiva que ofrecen. 

 

Por último, los avances en nanotecnología han permitido desarrollar materiales en 2D de una sola capa que mejoran la flexibilidad, la resistencia a la tracción y la durabilidad, y previenen la erosión y el desgaste de las piezas de las máquinas y otras aplicaciones de la ingeniería de superficies.

 

El radar de tendencias en los nuevos materiales

 

Para desarrollar la tecnología de los nuevos materiales, los investigadores más innovadores se marcan el objetivo de resolver los grandes problemas de la sociedad. El objetivo de las innovaciones es cubrir las necesidades de los consumidores, que van cambiando con el tiempo. Estas son las tendencias más significativas en la tecnología de nuevos materiales:

 

Sostenibilidad. Ante la demanda de materiales sostenibles, la gran mayoría de sectores han dado un paso al frente. Algunos de ellos, como el de la construcción, el de los embalajes y el manufacturero, han tenido que adaptarse y pasarse a materiales y procesos reciclables o renovables.

 

Ligereza. Esta característica, que ha adquirido especial relevancia en el sector automovilístico, disminuye el consumo de energía en los transportes y, por tanto, los costes y la contaminación. El ejemplo más evidente de esta tendencia es la sustitución del metal por plástico o fibra de carbono.

 

Impresión en 3D. Estas impresoras, que van superponiendo capas ultrafinas de plástico, han revolucionado la fabricación y la producción en masa de varios sectores, como el sanitario, el dental y el náutico.

 

 

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