Materiales asombrosos del futuro

Hasta hace unos años, el término «Future Materials» era una palabra de moda; materiales tan exóticos que se abrieron camino en nuestra imaginación y fueron una necesidad en los últimos programas y películas de ciencia ficción.

Los materiales del futuro, o más bien el término, han existido durante milenios, cada civilización tenía personas que trabajaban en los mejores materiales para la construcción y la guerra, el bronce y el acero surgieron principalmente como formas de mejorar las armas blancas, la construcción y, en el caso del bronce , el arte, eran mercados secundarios.

Por ejemplo, apareció Nylon e hizo de la seda un elemento secundario en la ropa, e incluso reemplazó al metal y al caucho en algunas industrias como la plomería.

El plástico fue visto como un material milagroso hace solo unas décadas, sin embargo, ahora algunos lo ven como un paria. Algunos de estos materiales pueden tardar décadas en ser útiles para la mayoría de nosotros y otros pueden cambiar nuestro mundo para siempre, antes de 2020.

1. Aerogel

Los aerogeles son materiales asombrosos y verdaderos del futuro. Los aerogeles se obtienen mediante el secado supercrítico de geles líquidos de alúmina, cromo, óxido de estaño o carbono. Es quizás el más sencillo de entender; materiales familiares pero con mucho, y mucho, en realidad, cantidades ridículas de espacio. 

De hecho, el aerogel tiene un 99,8% de espacio. Hay tanto espacio que un cubo de 1 pulgada tiene una superficie interna para cubrir todo un campo de fútbol. El material tiene actualmente 15 entradas en el Libro Guinness de los Récords por sus propiedades. 

A veces denominado ‘humo congelado’ (solo mire la imagen a continuación), sus propiedades significan que es un aislante fantástico que puede contener una pila de crayones de cera mientras se calienta desde abajo.

Se ha demostrado que el aerogel hecho de grafeno es más liviano que el helio y solo dos veces más liviano que el hidrógeno, así que imagina aeronaves hechas de aerogel de grafeno flotando en el cielo sin necesidad de combustible (al menos no para mantenerlo a flote, proporciona tu propia propulsión) Otra forma de pensar en esto es como la esponja de carbono más fantástica.

Aerogel de grafeno: más ligero que el aire

2. Grafeno

Si hay un material que pertenece a esta lista de materiales del futuro, es el grafeno, se ha convertido en sinónimo de materiales del futuro, es el grafeno. Creado por primera vez en la Universidad de Manchester, este material asombroso tiene propiedades que parecen fantásticas. 

De hecho, el grafeno es simplemente un alótropo del carbono, una sola capa de átomos de carbono dispuestos en una matriz hexagonal. De hecho, los investigadores que lo descubrieron simplemente usaron un poco de cinta adhesiva, lo pegaron a un cristal de grafito y cuando lo sacaron contenía capas de grafito que se procesaron en grafeno. 

Pruébelo usted mismo con la cinta adhesiva y un lápiz de grafito. Las aplicaciones potenciales del grafeno son inmensas, actualmente hay más de 15.000 patentes para el material en todo el mundo. Sus propiedades significan que es quizás el material más útil de esta lista.

Propiedades del grafeno

• Resistencia: 200 veces más fuerte que el acero.
• Sin banda prohibida, lo que lo hace ideal en células solares
• Conducción balística: superconductividad a temperatura ambiente
• Densidad de corriente más alta: densidad de corriente un MILLÓN de veces mejor que la del cobre
• Elástico: aunque es un cristal, puede estirarse hasta un 20% y seguir siendo el material más rígido del mundo.
• Conductividad térmica: conduce el calor mejor que incluso el diamante
• Impermeable: ni siquiera un átomo de helio puede atravesar el material.

Aplicaciones de grafeno

• Smartphones irrompibles
• Tecnología usable
• Equipamiento deportivo
• Baterías de carga rápida
• Adiós a los residuos radiactivos
• Agua salada potable
• Súper a prueba de balas
• Lubricante industrial de larga duración
• Baterías flexibles
• Fichas informáticas
• Innovación médica
• Revolución del coche eléctrico
• Energía solar

3. Seda de araña artificial

Hay una razón por la que Spiderman puede moverse por la ciudad y capturar a los malos y atarlos boca abajo desde los edificios, su versión de la seda de araña. Se sabe desde hace mucho tiempo que la seda de araña tiene cualidades asombrosas, es 5 veces más fuerte que el acero del mismo peso. 

Por ser un material natural, hasta ahora ha sido difícil sintetizarlo. Eso fue hasta que una empresa japonesa, Spiber , desarrolló seda artificial hecha por bacterias alimentadas con azúcar, sal y otros micronutrientes.

4. Nanotubos de carbono

El carbono figura bastante en esta lista de materiales futuros y los nanotubos de carbono son un ejemplo asombroso de ello. Los nanotubos son largas cadenas de carbono que se mantienen unidas con un enlace más fuerte que el de un diamante. 

Las propiedades incluyen el transporte de electrones balísticos, lo que los hace ideales para todo tipo de electrónica. También son inmensamente fuertes, de hecho, 300 veces más fuertes que el acero. Esta fuerza hace que el material sea ideal para algo tan fuera de este mundo como un ascensor espacial. Imagínese edificios que se extienden millas hacia el cielo.

Su longitud a diámetro es asombroso 132,000,000: 1, por lo que en teoría, 1 pulgada de nanotubo de carbono podría tener 25,000 millas de largo.

Propiedades de los nanotubos de carbono (CNT)

• Alta conductividad térmica
• Conductividad eléctrica muy alta
• Relación de aspecto increíble
• Muy elástico ~ 18% de alargamiento a la rotura
• Tienen una resistencia a la tracción muy alta.
• Muy flexible: se puede doblar considerablemente sin sufrir daños
• Tienen un coeficiente de expansión térmica bajo.
• Buenos emisores de campo de electrones

Aplicaciones de los nanotubos de carbono (CNT)

• Emisión de campo
• Conductividad térmica
• Almacen de energia
• Propiedades conductoras
• Adhesivo conductor
• Materiales térmicos
• Electrónica molecular basada en CNT
• Aplicaciones estructurales
• Fibras y tejidos
• Aplicaciones biomédicas
• Filtración de aire y agua
• Soportes de catalizador

5. MetaMateriales

Se trata de cualquier material que obtenga sus propiedades de su estructura más que de su composición. Los metamateriales pueden estar hechos de metales o plásticos. 

Su uso actual ha sido en óptica, por ejemplo en la creación de capas de invisibilidad de microondas, capas de invisibilidad 2D, así como en la fabricación de antenas, superlentes y en la creación de hologramas.

6. Vidrio Metálico

También conocido como metal amorfo, estos futuros materiales son básicamente metales que tienen una estructura atómica distorsionada. Esta estructura les permite dispersar la energía del impacto de manera mucho más efectiva que la estructura cristalina normal, los metales. 

Actualmente se utilizan en municiones perforantes, pero se están probando como armaduras increíblemente resistentes y en la industria electrónica.

7. Espuma de metal

Creado mediante la adición de un agente espumante con hidruro de titanio al aluminio fundido que se deja enfriar. El titanio y el tantalio también se pueden utilizar como metal base. Las espumas metálicas mantienen su resistencia pero el peso disminuye enormemente, hasta el 95% del material es espacio. 

Por lo tanto, el material resultante es tan fuerte pero mucho más liviano, lo que lleva a aplicaciones en viajes espaciales, colonización espacial de ciudades flotantes, etc.

Lejos de estos usos exóticos, también podría usarse como reemplazo óseo y se ha usado en el lomo de un perro husky. piernas como reemplazo óseo, lo que lo convierte en una parte esencial de cualquier lista de materiales futuros.

Espuma de metal

8. Alúmina transparente

Hay una vista en Star Trek 4 donde usan aluminio transparente para transportar una ballena desde la década de 1980 hacia el futuro. Mucha gente se sorprenderá al saber que este material exótico existe realmente, se llama correctamente Oxinitruro de Aluminio. Es 3 veces más resistente que el acero y, sin embargo, transparente. 

La composición del material no es solo de aluminio, sino también de oxígeno y nitrógeno en sus formas de polvo blanco. Luego, este polvo se fija en un molde y luego se somete a una presión extrema y un calor de 2000 grados durante varios días. 

Luego, el resultado se pule para obtener un aspecto transparente. El nombre comercial de esto es Alon. Los usos actuales de Alon incluyen las industrias de vehículos blindados, óptica y vehículos de alta mar.

Tubo de aluminio transparente

9. Superpegamento molecular

Algunas personas han tenido la mala suerte de tener los dedos pegados cuando usan pegamento. Es una molestia masiva, pero ¿te imaginas si eso sucediera con un pegamento que une materiales a nivel molecular?

Los investigadores de la Universidad de Oxford han creado esa pesadilla. Y para que suene aún peor, ¡está hecho de cierta criatura llamada Streptococcus pyogenes, también conocida como la bacteria carnívora! Tomaron una sola proteína de las bacterias para desarrollar el pegamento. 

Entonces, ¿qué tan fuerte es el pegamento? Digámoslo de esta manera, el equipo para probar qué tan fuerte es el pegamento, se rompió antes que el pegamento.

Artículo fuente: https://wisconsinmetaltech.com/9-amazing-future-materials/