Biographie

Secret Materials
Descubra el mundo de los nuevos materiales
Una herramienta de aprendizaje para los futuros científicos europeos
Camisas que no se arrugan, papel a partir de desechos de la producción de zumo de manzana o
ventanillas traseras de automóviles con luces programables. Se calcula que el 70 % de los
productos innovadores se basan en materiales nuevos o con propiedades mejoradas. Los
materiales desempeñan una función clave como generadores de crecimiento económico y de
riqueza en Europa. Por ello es importante llamar la atención sobre las repercusiones y las
posibilidades de la investigación actual sobre materiales y también mostrar a la opinión pública el
potencial para mejorar nuestras vidas que atesoran los nuevos materiales, hacer más sostenible la
producción industrial y generar riqueza y empleo en Europa. Para llegar a buen puerto, todo
proceso innovador debe incluir la transformación de una solución tecnológica en un producto
comercializable. Las muestras de materiales innovadores contenidas en esta caja están deseando
ser manipuladas en experimentos prácticos.
La caja «Secret Materials» contiene muestras representativas de materiales novedosos
que van acompañadas de explicaciones e instrucciones para poner a prueba sus
propiedades. Confiamos que resulte especialmente interesante para niños y jóvenes.
Además de divertir, con esta caja se pretende informar de lo que se puede lograr gracias
a la ciencia y la ingeniería de materiales. La investigación conforma el futuro.
Se recomienda que los menores realicen los experimentos bajo la supervisión de un
adulto. ¡Disfruten descubriendo las propiedades secretas de estos materiales!
1
Material
Aleación con memoria de forma
Nombre en
clave
Cambiante
¿Puedes devolverle su forma?
Misión: devolver un alambre a su forma original
Gracias a innovaciones en la tecnología de fabricación de fibras se ha podido crear toda
una gama de tejidos «inteligentes». Las aleaciones con memoria de forma (SMA) se han
sometido a ciertas modificaciones para incorporarlas a la estructura de los tejidos. Ya
existen materiales textiles nuevos que reaccionan al entorno adquiriendo una forma
determinada. Por ejemplo, cierta firma europea de ropa ha confeccionado una camisa
con tejido de Nitinol que se plancha sola. Para ello sólo hace falta un secador de pelo, ya
que el tejido está compuesto por nailon y una aleación con memoria de forma que
recupera su geometría original al calentarse. También hay diseñadores de moda que
El material
Experimento
utilizan ya fibras dotadas de esta capacidad de memoria.
1. Dobla el Cambiante como quieras, ¡échale imaginación!
(evita formas con diámetros inferiores a 12 mm)
2. Vierte agua caliente en un cuenco (temperatura > 60°C)
3. Sumerge con cuidado el Cambiante en el agua caliente
y observa su transformación
Las aleaciones con memoria de forma son capaces de «recordar» su forma
original. Así, se pueden deformar a una temperatura baja y después recobrar su
forma predeterminada al calentarlas por encima de la llamada temperatura de
transición, por ejemplo sumergiéndolas en agua caliente. Las SMA reciben
también el nombre de «metales con memoria».
Durante la transformación mediante la que recuperan su forma original, la
aleación genera fuerzas intensas. Por ello los metales con memoria se utilizan
como accionadores en diversas aplicaciones técnicas, por ejemplo en sistemas
hidráulicos, neumáticos y en motores. Los materiales de este tipo que se
consideran más propicios para aplicaciones de ingeniería son las aleaciones con
memoria de forma basadas en cobre y también en níquel/titanio. Algunas de
estas aleaciones presentan buena biocompatibilidad, y por ello se emplean en
aplicaciones médicas para espacios muy reducidos, por ejemplo en válvulas
cardiacas. En este caso, la calidez de la sangre basta para activar el efecto de
memoria que expande la endoprótesis y para que la válvula cardiaca recupere su
geometría activa.
2
Material
Papel pintado cerámico
Nombre en
clave
Rastro de agua
¿Puedes deslizarte hasta la meta?
Misión: guiar el agua por el laberinto
Cada vez se da más importancia a la sustitución de los materiales de construcción convencionales
por materiales más ligeros dotados de características multifuncionales. Los objetivos de esta
sustitución son reducir la cantidad de material necesario para cualquier construcción de ingeniería
civil e integrar varios aspectos funcionales en un mismo material. La nanotecnología ofrece la
posibilidad de proponer conceptos y productos completamente nuevos. Un ejemplo excelente de
ello es CCFLEX®, un recubrimiento flexible para paredes especialmente apto para su uso en lugar
de azulejos en espacios frecuentemente húmedos. Su uso es casi tan sencillo como el del papel
Experimento
1. Depositar unas gotas de agua en la cara con relieve del material «Rastro de
El material
pintado normal.
CCFLEX® es una cerámica flexible extraordinaria creada por Evonik Degussa que aúna las
agua»
2. Hacer que el agua se desplace sobre la superficie inclinando levemente la
muestra de material hacia arriba y hacia abajo y de un lado a otro
3. Evitar los obstáculos del laberinto y llevar el agua hasta la meta sin salirse
ventajas del papel pintado común en cuanto a su manipulación y las características de una
superficie pétrea.
Es un material ligero intrínsecamente impermeable al 100 %, estable ante la radiación
ultravioleta y muy resistente al fuego, a sustancias químicas y al rayado. La base del
material es una tecnología patentada que permite el revestimiento cerámico de un forro
polimérico flexible que lo dota de una capa externa inorgánica. Las propiedades de este
producto se pueden ajustar a aplicaciones concretas en una amplia gama de campos
siguiendo un proceso continuo. Sobre todo para espacios húmedos supone una alternativa
competitiva a los azulejos comercializados hasta ahora. Además, se le pueden incorporar
propiedades especiales, por ejemplo una limpieza fácil y la capacidad de ser cortado en
distintas formas con utensilios comunes para su aplicación prácticamente en cualquier
superficie. En el año 2010 salieron a la venta productos europeos basados en este material.
3
Material
Pigmento termocrómico
Nombre en
clave
Papel detector
¿Eres capaz de manejarlo?
Misión: activar la superficie secreta
Ya hay a la venta papel pintado que cambia de color al tocarlo con la mano o superficies para
asientos que permiten distinguir nítidamente la posición en la que alguien se sentó. En los últimos
años han aparecido varios productos cotidianos que incorporan materiales y revestimientos que
responden a influencias del entorno. Se los llama «inteligentes» porque sus propiedades cambian
conforme a los estímulos externos. Los pigmentos termocrómicos (que responden al calor) se
desarrollaron en origen para aplicaciones de seguridad, por ejemplo para detectar el calentamiento
indebido de productos alimentarios durante su transporte en vehículos refrigerados. Hoy en día
ofrecen numerosas posibilidades muy interesantes en los campos de la publicidad, el diseño de
El material
Experimento
muebles y la moda.
1. Poner el papel detector entre las palmas de las manos, colocando éstas dentro
del círculo marcado
2. Esperar entre 5 y 10 segundos; la reacción revelará tus secretos internos
Un material puede adquirir cualidades termocrómicas —es decir, la capacidad de cambiar de
color al variar la temperatura— si se reviste con pigmentos termocrómicos. El efecto
termocrómico se debe a cambios en la estructura cristalina. Los materiales termocrómicos
más frecuentes son los óxidos metálicos inorgánicos (como el óxido de zinc y el óxido de
vanadio), las mezclas poliméricas y los cristales líquidos, que al calentarse no pasan
directamente del estado cristalino al estado líquido. Actualmente reciben una atención
científica considerable los hidrogeles termosensibles como protectores solares. Ya hay a la
venta barnices térmicos para un gran número de aplicaciones distintas que permiten lacar
con facilidad la mayoría de materiales. Es posible ajustar la temperatura a la que se produce
la reacción y definir los cambios de color. Las resinas termocrómicas se pueden mezclar con
materiales convencionales de moldeo y emplearse para producir diversos componentes de
plástico.
4
Material
Aluminio luminiscente
Nombre en
clave
Luz Secreta
¿Eres capaz de descifrar el código?
Misión: crear un mensaje secreto
Desde hace tiempo los materiales y las sustancias que emiten luz resultan
especialmente atractivos para diseñadores y arquitectos. Algunos ejemplos son las fibras
y textiles fosforescentes y las partículas luminiscentes incorporadas a piedra. Los
materiales emisores de luz no sirven únicamente con fines estéticos, sino también para
aplicaciones de seguridad. Si en un edificio público se produce un corte de electricidad
es probable que cunda el pánico y se produzcan accidentes. Para casos así puede
resultar muy útil un revestimiento especial para superficies de aluminio cuya
El material
Experimento
fosforescencia dura cerca de una hora y que se puede colocar en techos y paredes.
1. Retirar la cubierta protectora de la muestra de Luz Secreta
2. Escribir un mensaje codificado en la superficie sensible
3. Exponer a la luz, girar el mensaje 180° y volver a exponer a la luz
(puede llevar unos pocos minutos en función de la intensidad de la luz)
4. Apagar todas las luces y ver el mensaje ya descodificado en la muestra de Luz
Secreta
En espacios públicos abarrotados, como pueden ser las estaciones de metro, las
instalaciones deportivas cubiertas y los ascensores, es muy probable que un
apagón de luz provoque el pánico. Ya existen revestimientos de aluminio para
paredes que almacenan luz y emiten un resplandor suficiente para evitar tales
situaciones extremas, por lo que pueden ofrecer una fuente de luz alternativa
adecuada y rentable que complementa el sistema de iluminación instalado. Estas
superficies se pueden recargar continuamente para que su luminosidad sea
duradera. Se trata de barnices que soportan bien las tensiones mecánicas y
poseen una elevada plasticidad, de manera que las láminas resultantes se
pueden doblar o deformar. Las propiedades del material en cuanto a la
resistencia a la abrasión y a la intemperie son excelentes. El aluminio
fosforescente no es combustible y se ha certificado que cumple los requisitos de
la clasificación A1 de la norma europea EN 13501 (no inflamable). El grosor de
estos revestimientos puede ser de entre 0,2 y 2 mm.
5
Material
Plancha de policarbonato con aerogel
Nombre en
clave
La pared de los prodigios
¿Tienes la frescura suficiente?
Misión: superar el reto térmico
Cerca del 40 % del consumo mundial de energía se concentra en edificios. Potenciando
las propiedades aislantes del revestimiento externo de los edificios y empleando fuentes
de energía alternativas y sistemas de iluminación que ahorren energía, el sector europeo
de la construcción trata de alcanzar la meta de una arquitectura de energía cero o
incluso edificios que generen un excedente de energía. Se han propuesto numerosos
conceptos para aprovechar mejor la luz diurna en la arquitectura moderna y un
elemento indispensable es el empleo de aislantes térmicos transparentes. Las planchas
de policarbonato con aerogel son una de las innovaciones propuestas en este sector.
Posibilitan la construcción de fachadas y techos semitransparentes dotados de una
elevada capacidad de aislamiento térmico, una gran resistencia al choque y un peso
Experimento
bajo.
1. Verter agua caliente en dos tazas
2. Cubrir una taza con la muestra de «La pared de los prodigios» y la otra con un
plato o cuenco de vidrio (si es posible de un grosor similar al de la muestra)
3. Colocar cubitos de hielo sobre la muestra de material y sobre el plato o cuenco
de vidrio
4. Observar lo que les ocurre a los cubitos de hielo en cada caso
El material
Los aerogeles son uno de los productos más destacados de la nanotecnología por
sus propiedades de aislamiento térmico. El 95 % del volumen de los aerogeles
está hueco, por lo que poseen la densidad aparente más baja de todos los sólidos
porosos conocidos, hecho que aparece registrado en el Libro Guinness de los
Récords. Son translúcidos, cualidad por la que reciben el nombre coloquial de
«humo helado». La estructura de esta espuma cerámica ofrece el mejor
aislamiento térmico del mundo, puesto que prácticamente anula los tres métodos
de transferencia de calor (convección, conducción y radiación). Inyectado en los
espacios internos de las planchas de policarbonato, el aerogel de sílice
transparente es muy adecuado para limitar las pérdidas de calor de los edificios,
y en especial para reformar fachadas viejas de vidrio sin necesidad de cambiar la
estructura subyacente, ya que se trata de un material ligero. Incorpora unos
paneles externos de gran grosor, una protección ultravioleta optimizada y unos
refuerzos translúcidos que mejoran el aspecto ya de por sí atractivo de los
paneles. A diferencia del doble acristalamiento, las planchas de policarbonato
rellenas de aerogel no pierden sus propiedades aislantes si se instalan como
acristalamiento de techos, asegurando un valor Ug constante
≤ 1,0 W/m²K, lo
cual es similar al valor Ug del acristalamiento triple si se instala en un techo. El
Makrolon® Ambient, del que se incluye una muestra en esta caja, supone una
alternativa rentable al doble y triple acristalamiento.