Nuevos materialesEn la UE se han elaborado 1.400 proyectos de investigacin en la ciencia de los materialesSartenes que no se pegan, ropa impermeable que deja transpirar, medios de transporte ms ligeros y resistentes, pantallas planas y delgadas como un libro o skis ms estables, son, por citar slo algunos, objetos o artilugios que forman parte de nuestra vida. Otros, como frmacos ultra-precisos diseados a medida, msculos artificiales o metales que se auto-reparan, se encuentran todava en fase de desarrollo o en la mente de los cientficos y sern pronto tan cotidianos como los ya mencionados. Todos ellos son resultado directo de la llamada ciencia de los materiales, una rama cientfica que nos brindar grandes descubrimientos en los prximos aos. Qu son los nuevos materialesLa llamada ciencia de los materiales es una rama del conocimiento relativamente reciente y muy activa. Sus equipos de investigacin, esencialmente multidisciplinares (fsicos, qumicos, ingenieros, informticos, bilogos e incluso mdicos), basan su trabajo en el centenar de elementos de la tabla peridica, las piezas qumicas que componen la materia del universo. Con este aparente reducido nmero de elementos el nmero de combinaciones que se pueden realizar es tan grande que puede considerarse que acabamos de abrir las puertas de un futuro que actualmente slo podemos imaginar. En la actualidad, gran parte de lo que anteriormente se fiaba a la intuicin o a la buena suerte se fundamenta en la aplicacin de los constantes descubrimientos en fsica y qumica bsica, algunos de los cuales acaban siendo incluso premios Nobel. Los diseadores de nuevos materiales utilizan sistemas de simulacin por ordenador para combinar tomos, calcular su estructura molecular y deducir sus propiedades fsicas y qumicas. A partir de ah, elaboran los prototipos reales de aquellos modelos que tienen ms posibilidades de poseer las propiedades buscadas, con el consiguiente ahorro de tiempo y costes. El desarrollo de nuevos materiales va dejando obsoletas las clasificaciones tradicionales de los materiales, y las lneas de investigacin abiertas y prometedoras son mltiples. Por ejemplo, la fundacin COTEC para la Innovacin Tecnolgica estima que, slo en la UE, se han elaborado 1.400 proyectos de investigacin en esta rea en los ltimos aos. Segn Emilio Castro Otero, investigador del Departamento de Fsica de la Materia Condensada de la Universidad de Santiago de Compostela (USC), los nuevos materiales con que conviviremos en nuestra vida diaria durante el siglo XXI se desarrollarn a medida, con el fin de obtener un material con unas propiedades adecuadas para una aplicacin determinada y sern "nano", inteligentes y biomimticos, as como energticamente ms eficientes, reciclables y menos txicos a favor del medio ambiente y el desarrollo sostenible. Cmo son -y sern- los nuevos materialesLa nanotecnologa es uno de los novedosos campos que promete cambios espectaculares en la fabricacin de nuevos materiales. La nanotecnologa es la ciencia de fabricar y controlar estructuras y mquinas a nivel y tamao molecular, capaz de construir nuevos materiales tomo a tomo. Su unidad de medida, el nanmetro, es la milmillonsima parte de un metro, 10 -9 metros. Algunos de estos dispositivos se utilizan en la actualidad, como por ejemplo los nanotubos, pequeas tuberas conformadas con tomos de carbono puro para disear todo tipo de ingenios de tamao nanoscpico. Daniel Lpez, investigador del laboratorio de Nanofabricacin de Bell Labs, de Lucent Technologies, habla tambin de los metamateriales, compuestos cuyas propiedades fsicas son distintas a la de sus constituyentes. Algunos de ellos se fabrican con tcnicas de nanotecnologa similares a las que se usan para fabricar micromquinas y circuitos integrados. Segn Lpez, una ventaja de estos metamateriales es que con ellos se podran fabricar lentes planas que permitiran enfocar la luz en reas ms pequeas que la longitud de onda de la luz, con lo que podran conseguirse aplicaciones en el terreno de la ptica o de las comunicaciones totalmente inditas. Una de estas posibles aplicaciones seran los ordenadores pticos, muchsimo ms potentes y rpidos que los actuales, aunque su desarrollo se encuentra todava en una fase muy preliminar. Asimismo, los materiales inteligentes revolucionarn la forma de concebir la sntesis de materiales, puesto que sern diseados para responder a estmulos externos, extender su vida til, ahorrar energa o simplemente ajustarse para ser ms confortables al ser humano. As, las investigaciones en nanomateriales permitirn en el futuro, por ejemplo, sistemas de liberacin de frmacos ultra-precisos, nanomquinas para microfabricacin, dispositivos nanoelectrnicos, tamices moleculares ultra-selectivos y nanomateriales para vehculos de altas prestaciones. Segn Castro Otero, los materiales inteligentes podrn replicarse y repararse as mismos, e incluso, si fuera necesario, autodestruirse, reducindose con ello los residuos y aumentando su eficiencia. Entre los materiales inteligentes que se estn investigando se encuentran los msculos artificiales o los materiales que "sienten" sus propias fracturas. Por su parte, los materiales biomimticos buscan replicar o "mimetizar" los procesos y materiales biolgicos, tanto orgnicos como inorgnicos. Los investigadores que trabajan en este tipo de materiales persiguen un mejor conocimiento de los procesos utilizados por los organismos vivos para sintetizar minerales y materiales compuestos, de manera que puedan desarrollarse, por ejemplo, materiales ultraduros y, a la vez, ultraligeros. La llamada biomedicina, as como otras nuevas disciplinas, como la biotecnologa, la genmica o la proteinmica, persiguen tambin la creacin de nuevos materiales que puedan dar lugar al desarrollo, por ejemplo, de tejidos y rganos artificiales biocompatibles, clulas madre, contenedores de tamao molecular e inteligentes para la dosificacin controlada de frmacos, protenas bioactivas y genes, chips de ADN, dispositivos de bombeo, vlvulas altamente miniaturizadas, una especie de plsticos, los polmeros, altamente biodegradables y medioambientalmente limpios a partir de microorganismos para evitar la utilizacin de derivados del petrleo como materia prima, y un sinfn de posibilidades que hoy por hoy se encuentran en la mente de los cientficos. Pedro Gmez Romero, investigador del Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona del CSIC, habla tambin de 'materiales invisibles': "Son especies y subespecies de materiales que no estn a la vista, pero que constituyen la esencia de multitud de dispositivos y productos que cada vez nos parecen ms indispensables". Su utilidad reside no tanto en sus propiedades mecnicas como en sus propiedades qumicas, magnticas, pticas o electrnicas. Aunque representen una pequea parte de los dispositivos en los que actan, cumplen en ellos un papel estelar. Entre estos materiales invisibles, Gmez Romero habla por ejemplo de los empleados en las bateras, en las pantallas planas de ordenadores, telfonos mviles, paneles electrnicos y otros dispositivos, o en las pelculas sensibles a los rayos-X. Electrnica y construccinEn el terreno de la electrnica, los cientficos buscan nuevas aplicaciones basadas en circuitos y dispositivos electrnicos hechos de materiales plsticos, baratos, flexibles y resistentes. Uno de los retos pasa por jubilar al silicio, el material esencial de los chips, aunque sigue siendo caro y delicado. Desde los aos 80 se conocen las peculiares propiedades de toda una familia de polmeros orgnicos capaces de conducir la corriente elctrica en determinadas condiciones e impedir su paso en otras, aunque no de forma tan eficiente como lo hace el silicio. Sin embargo, se han desarrollado recientemente materiales orgnicos de segunda generacin, as como otros materiales inorgnicos e incluso hbridos orgnico-inorgnicos que se van acercando en eficacia al silicio, por lo que parece slo cuestin de tiempo que algunos de ellos lleguen a alcanzar un nivel prctico de aplicacin y se empiece a ver, por ejemplo, pantallas de televisin de gran tamao similares a un pster de papel. El descubrimiento de las cermicas superconductoras de alta temperatura, capaces de transmitir la energa elctrica sin resistencia, ha producido ya los primeros sensores superconductores, aunque todava se encuentran en una fase de desarrollo muy bsica. Asimismo, tambin se investiga en la consecucin de herramientas nanotecnolgicas y de materiales magnticos especiales para discos duros y otros soportes de almacenamiento de datos, ms fiables, pequeos y de mayor capacidad. Un elemento que est siendo cada vez ms utilizado es el denominado composite, un compuesto que une dos o ms materiales, normalmente fibras introducidas en una resina polimrica (plsticos). El material que las envuelve, denominado matriz, le da volumen y protege a las fibras, con lo que se consiguen materiales muy resistentes de muy bajo peso, y aunque todava no existen datos fiables debido a su novedad, se cree que por sus caractersticas sern mucho ms duraderos que el hormign armado y el acero. Hasta ahora, se han venido utilizando en lugares donde se exiga una gran resistencia con poco peso, como en los chasis y carroceras de coches, motos de carreras o aviones. Por ejemplo, el Airbus 310 utiliza composites en muchas partes de su estructura. Pero los composites no slo se han quedado ah. Uno de los ejemplos ms claros es el del mundo de la construccin, donde se empieza a tenerlos cada vez ms en cuenta. En la ciudad de Kobe, en Japn, tras el terremoto sufrido en 1995, se reforzaron las columnas y soportes de hormign de las autopistas rodendolas con varias capas de fibra de carbono y polmeros, por lo que no hubo que rehacerlas. En el edificio del Pentgono, el composite tambin fue de gran ayuda en el atentado del 11 de septiembre de 2001. El avin secuestrado choc con la nica fachada de las cinco que estaba fabricada con composites, siendo el dao menor de lo que hubiera supuesto el choque en cualquiera otra de las fachadas. Hoy en da, todas las fachadas del Pentgono se han reforzado con composites. Y ms cerca, en el aeropuerto de Asturias, se ha terminado el pasado mes de marzo un puente cuyas vigas son de composites. Las vigas se instalaron en tres das utilizando una gra ligera, mientras que del modo tradicional se hubieran necesitado meses y el uso de gras pesadas. Siguiendo en el terreno de la construccin, el fsico italiano Cristoforo Benvenuti, experto en tecnologa de materiales, asegura que se podra perder hasta diez veces menos calor en los edificios si se levantaran energticamente "inteligentes", gracias al desarrollo de nuevos materiales aislantes desarrollados con tecnologas nucleares, como los aceleradores de partculas. La piezoelectricidad, descubierta hace ya ms de un siglo por Pierre Curie, sigue tambin produciendo nuevos materiales. La piezoelectricidad consiste en la aparicin, en las caras opuestas de un cristal, de cargas elctricas de diferente signo cuando son estirados o comprimidos y, a la inversa. Como ejemplo de aplicacin prctica de esta propiedad podramos citar, ahora que las estaciones de ski se encuentran a pleno rendimiento, unos esqus compuestos de tiras de cermica piezoelctrica que disminuyen el riesgo de cadas. Materiales para el espacioLa industria aeroespacial ha generado una gran cantidad de materiales nuevos para aumentar el rendimiento y la vida til de sus prototipos, aunque luego muchos de ellos han trascendido a la vida cotidiana: los metales porosos, los materiales compuestos, multicapas, las cermicas reforzadas por fibras, las estructuras laminares de aluminio, el cobre y carbono epoxi, el tefln, las fibras de vidrio y de carbono, el lamilloy, el kevlar o mylar son algunos ejemplos de estos materiales. A pesar del desarrollo de estos materiales, todava se est lejos de abandonar la utilizacin del acero, un material cuya vida til es de unos 35 aos, por lo que lo ideal sera sustituirlo o cuando menos aadirle nuevos elementos que aumenten su rendimiento y vida til. Las investigaciones recientes encaminadas a mejorar las propiedades de los aceros, en particular los tratamientos radiactivos del hierro con base en neutrones, imprimen a este metal propiedades nuevas y tiles. Asimismo, se estn diseando aleaciones que cuentan con un componente que suelda perfectamente las microfisuras que se producen debido a los esfuerzos. Otro de los cambios importantes en la metalurgia aeroespacial se est produciendo con la utilizacin del titanio, y en menor proporcin, del circonio. Ello se debe a que el titanio, adems de ser abundante en la Tierra, no es corrosible y es mucho ms resistente y ligero que los aceros. Por su parte, las naves espaciales y los satlites de telecomunicaciones deben ser construidos con materiales que puedan resistir las dursimas condiciones existentes fuera de la Tierra. "En el espacio hay protones y electrones de alta energa, radiacin ultravioleta, oxgeno atmico, diferencias de temperaturas extremas, alto vaco, radiacin csmica galctica, micro-meteoros, desechos creados por el hombre, adems de muchas otras cosas," segn Sheila Thibeault, del Centro Langley de Investigacin de la NASA. Por ello, la astronutica tambin necesita desarrollar nuevos materiales, de ah que impulse constantemente todo tipo de experimentos, como los de la Estacin Espacial Internacional, los cuales podran ser utilizados algn da para construir, por ejemplo, membranas livianas y resistentes a la radiacin para proteger a los astronautas en los viajes espaciales, materiales pticos que puedan mejorar la fiabilidad de los satlites, polmeros delgados que resistan los impactos de los micro-meteoros y que podran facilitar la construccin de grandes antenas plegables, lentes y espejos inflables para captar energa solar, velas solares, supernaves espaciales y miles de otros aparatos insospechados. As pues, sin dejar de investigar en la mejora de los materiales convencionales, se dira que no conviene perder el tren de los materiales avanzados. Como subraya Gmez Romero, "a diferencia de hace treinta aos, nuestro pas ha puesto un pie en el espacio, en compaa de pases del primer mundo, y nuestra sociedad reconoce la necesidad de invertir en el futuro. El esfuerzo de mucha gente durante dcadas ha propiciado que el nivel de investigacin cientfica y tecnolgica en Espaa sea comparable al de otros pases europeos, a pesar de nuestro inferior nivel de financiacin. El rea de ciencia de materiales, por su propia naturaleza, puede servir de puente entre la investigacin cientfica bsica y la aplicacin industrial".