Los materiales dan forma a las civilizaciones
En lugar de buscar materiales totalmente nuevos, los científicos de materiales se centran hoy en desarrollar los materiales existentes mediante procesos nuevos y revolucionarios. Los resultados de su trabajo cambiarán sin duda el mundo que nos rodea y, posiblemente, ayudarán a salvarlo.
El desarrollo de nuevos materiales es quizá uno de los empeños más importantes de la humanidad, ya que define periodos históricos y cambia el aspecto del mundo que nos rodea. Al fin y al cabo, las edades de piedra, hierro y bronce se llamaron así por los materiales que más se utilizaban en esas épocas.
Cuando se trata de pensar hoy en los materiales del mañana, lo más importante es la sostenibilidad. Y la ciencia de los materiales es clave para hacer posibles sistemas energéticos seguros, limpios y eficientes, así como para hacer sostenibles toda una serie de industrias, desde el transporte hasta la fabricación.
Dedicarse a la ciencia de los materiales es una forma de salvar el mundo, porque realmente se puede influir en la sostenibilidad.
Annika Borgenstam es catedrática del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales del Real Instituto de Tecnología KTH de Estocolmo. Utiliza la Torre Eiffel como ejemplo de cómo la ciencia de los materiales puede conducir a un mundo más sostenible.
"Si utilizáramos los aceros avanzados de alta resistencia que tenemos hoy en día, podríamos construir cuatro torres Eiffel con la misma cantidad de material que se utilizó originalmente", dice. "Construir edificios más ligeros significará que será necesario transportar menos material y que habrá que producir menos material. Ambos factores se traducen en menos emisiones de CO2. Un acero más resistente también significa que los aviones, los coches y demás pesarán menos, lo que se traduce en menos emisiones de CO2 ".
Reestructuración radical
Los científicos buscan materiales más ligeros y resistentes a temperaturas más altas y atmósferas más corrosivas.
Pero en lugar de desarrollar materiales totalmente nuevos, el gran impulso de la industria actual pasa por la reestructuración (a menudo radical) de los materiales existentes, utilizando nuevos procesos revolucionarios como la fabricación aditiva, también conocida como impresión 3D, y el modelado computacional.
"La fabricación aditiva abrirá vías completamente nuevas de utilizar los mismos tipos de materiales que tenemos hoy, incorporando las propiedades que necesitamos", afirma Borgenstam.
Additive manufacturing has opened up completely new ways of using the same types of materials that we have today, by building in certain properties and allowing products to be topologically optimized.
Una de las razones por las que la ciencia de los materiales se centra ahora en nuevos procesos y en el desarrollo de materiales existentes es que el desarrollo de materiales totalmente nuevos puede llevar muchos años. Y mientras se intenta sustituir ciertos materiales escasos como el cobalto, que se utiliza en herramientas de corte y baterías de coches eléctricos, los científicos de materiales también se centran cada vez más en el reciclaje de materiales.
Difícil competir con el acero
Borgenstam cita el acero como ejemplo de material existente para el que no es necesario encontrar un sustituto: "El acero es totalmente reciclable, barato y abundante, y podemos producirlo con una amplia gama de propiedades diferentes", afirma, "es difícil competir con eso". El acero aún puede mejorar. Estamos lejos de alcanzar su resistencia teórica".
Quizá uno de los mayores problemas a los que se enfrenta el desarrollo de nuevos materiales es la escasez de jóvenes con las competencias adecuadas para emprender las investigaciones pertinentes. "No es tan fácil reclutar jóvenes para los materiales", dice Borgenstam. "No es tan conocido como la física y la química, y algunos aspectos, como la siderurgia, se presentan a veces de forma negativa en los medios de comunicación".
Sin embargo, añade, se trata de un campo en el que los jóvenes científicos e ingenieros pueden tener un enorme impacto en el mundo que les rodea: "Yo aconsejaría a los jóvenes que dedicarse a la ciencia de los materiales es una forma de salvar el mundo, porque se puede incidir realmente en la sostenibilidad y la salvación del medio ambiente. El uso de mejores materiales tiene muchos efectos positivos, y tenemos que demostrárselo".
