Nuevos materiales, Ƒpara qué?
Mirna Servín
Computadoras de bolsillo, teléfonos celulares, texturas y colores de telas nunca antes imaginadas, plásticos que no se rayan, metales que no se oxidan, superficies en las que no se pega nada, biomateriales que se insertan en el cuerpo sin ser rechazados y más, son sólo unos poquísimos ejemplos del desarrollo científico y tecnológico derivado de la llamada ciencia de los nuevos materiales. Esta es la parte de la cara que nos sonríe. La buenaventura del conocimiento en nuestras manos.
Pero basta mirar el desarrollo de la ciencia y tecnología nacional para encontrar la parte de la cara que llora: riqueza en materias primas, pero que se exportan en bruto a muy bajo precio porque no se tiene la tecnología para procesarlas, una maquinaria obsoleta, una industria poco interesada en invertir en el desarrollo científico, pocos recursos para la investigación, y por tanto, una apenas creciente
comunidad científica que manotea por no ahogarse en una política de Estado que apenas los ve.
Lo descrito es sólo parte de la realidad prevaleciente en muchas otras áreas de la ciencia mexicana. Pero esta situación es un poco más fácil de mirar debido a la gran cantidad de bienes de consumo, cada vez más sofisticados, que tocan nuestras manos cotidianamente. Todos ellos, productos de países desarrollados y que en México sólo se consumen.
La necesidad de los países en conflicto durante la Segunda Guerra Mundial por mantenerse al frente de la carrera armamentista impulsó la creación de nuevos materiales. Por ejemplo, el caucho sintético para la fabricación de llantas, el nylon para paracaídas, o los semiconductores, que usados en transistores y posteriormente en aparatos cada vez más pequeños y eficaces, revolucionaron vertiginosamente la tecnología.
A partir de ese periodo hasta la fecha, llega lo que el doctor Gabriel Torres Villaseñor, pionero en esta área, llama "la era de los nuevos materiales". Sin embargo, el especialista del Instituto de Investigaciones en Materiales (IIM) de la UNAM, narra que la necesidad del hombre por tener mejores herramientas aparece desde la edad de piedra, y transita por el uso de materiales que marcaron ciertas épocas, como el bronce, el hierro, el acero y posteriormente materiales más ligeros como el aluminio y el plástico.
A pesar de que el avance en el ámbito mundial empieza a superar nuestra imaginación (tubos de carbono que miden 10-9 m, llamados nanotubos, cerámicos superconductores, aerógeles, cristales líquidos, etc.), los centros de investigación en México y áreas en universidades dedicadas a esta materia, son muy recientes.
Por ejemplo, mientras la UNAM se fundó en 1910, no fue sino hasta 1979 que se constituye el IiM como tal, mismo que seis años antes había funcionado como Centro de Investigación en Materiales. Más aún, añade Torres, después de la Segunda Guerra Mundial, México se encontraba aún en plena edad de hierro.
Y aunque actualmente varias universidades e instituciones de investigación trabajan ya en la ciencia de materiales (como el Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares (ININ), el departamento de Física Aplicada y Tecnología Avanzada (FATA) de la UNAM, y otros departamentos del IPN y la UAM, por mencionar los principales), sólo en contados casos su trabajo compite con el avance mundial.
Hoy, la mayoría de los materiales se diseñan a la medida a través de la creación de nuevas estructuras de la materia o de la manipulación de su composición molecular con lo que se obtienen ventajas que van sustituyendo el uso de otros materiales.
Luis Enrique Sansores, actual director del IIM, explica que las áreas de desarrollo de nuevos materiales en las que México está en posibilidad de competir en el mercado internacional son fundamentalmente tres: en polímeros (plásticos) debido a la riqueza de petróleo del país; en metales, también por la diversidad de este recurso; y en cerámicos.
La industria de los polímeros se ha desarrollado aceptablemente bien, considera Sansores, e incluso hay empresas que tienen sus propios laboratorios para estos desarrollos, pero, enfatiza, sólo por medio de un empuje en la investigación se le podrá dar un valor agregado al petróleo.
Este optimismo no es el mismo en el área de los metales, en donde el investigador reconoce que a pesar de que se tienen muchos recursos de esta materia prima "no se hicieron los desarrollos adecuados para implementar nuevos procesos, por lo que la competitividad es muy baja y la mayor parte de la industria, obsoleta".
En lo que toca a los cerámicos, aparte de los que se desarrollan con fines decorativos y en el área de la construcción "muy poco se ha trabajado en las nuevas vertientes de cerámicos compuestos que se mezclan con polímeros, metales u otros componentes para obtener mejores características".
ƑPara qué queremos metales que se comportan como plásticos o estructuras cada vez más pequeñas diseñadas para adaptarse a su medio, llamados materiales inteligentes? En el avance tecnológico al que accedemos todos los días, aun sin darnos cuenta, y en los que están por venir, se encuentra la respuesta.
Materiales de plumas de pollo y cáscara de arroz
Un nuevo material se logra no nada más creando una nueva estructura atómica o molecular, sino también arreglando espacialmente, en una forma apropiada, materiales ya existentes para que realicen alguna o algunas funciones en particular, explica el doctor Rogelio Rodríguez Talavera, investigador de FATA-UNAM.
A partir de dos materiales que usualmente son clasificados como desechos agroindustriales, la cascarilla de arroz y la pluma de pollo, dos estudiantes graduados de FATA dirigidos por el doctor Víctor Castaño, desarrollan materiales compuestos que pueden ser utilizados por la industria.
Después de procesar la pluma de pollo, Ana Laura Martínez, ha obtenido un material compuesto donde se incluye estos materiales poliméricos naturales, con lo que se logra altas resistencias mecánicas, que podrían ser utilizadas para la fabricación de blindajes con mayor resistencia al impacto y más ligeros.
Por su parte, Efraín Rubio ha utilizado la cascarilla de arroz -que tiene muy bajo nivel nutricional y se desecha abundantemente- para sintetizar nitruro de silicio en forma de pequeños cristales (whiskers) que en combinación con otros materiales dan lugar a cerámicos avanzados de gran dureza, resistente a agentes químicos y a altas temperaturas y choques térmicos.