Daniela Laurencio & Daniela Lozano DI 711
CONTENIDOS Grafeno
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Shrlik
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Nanocelulosa
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Tela de araña
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Fullereno
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Nanotubos
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E s p u m a d e t i ta n i o
8
carbino
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pegamento molecular
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tejido o textiles cerámicos
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nanofibras
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slip (slippery liquid-infuse porous surfaces)
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c r i s ta l b i o a c t i v o - b i o c r i s ta l
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siliceno
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cáñamo
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papel de piedra terraskin
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cemento autorreparable
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fibra de carbono
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u p s a l i ta
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va n ta b l a c k
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aerogel - humo helado
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plásticos autoreparables
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aerografito
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p e r o v s k i ta
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e s ta n e n o
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Grafeno ¿De dónde se obtiene? Material nanométrico bidimensional de átomos de carbono fuertemente cohesionados mediante enlaces.
¿Cómo funciona? Es elástico y flexible, y está dotado de una gran conductividad térmica y eléctrica, lo que le permite disipar el calor y soportar intensas corrientes eléctricas sin calentarse. Es prácticamente transparente y altamente denso.
¿ E S b i o c o m pat i b l e ? NO
V e n ta j a s
aplicaciones Raquetas de tenis, los sensores y las baterías. Pero a futuro se cree que pueda ser utilizado para cosas más interesantes, a causa de los grandes beneficios que ofrece.
•Es el material más resistente de la naturaleza, 200 veces más que el acero estructural con su mismo espesor. •Es más flexible que la fibra de carbono y elástico. •Su conductividad térmica y eléctrica son altas •Es hidrófugo, repele el agua y la corrosión.
d e s V e n ta j a s
2
Un gramo tiene un costo promedio de entre 200 y 300 dólares, y al mayoreo puede llegar a negociarse hasta en 50 dólares por la misma medida.
Rusia
CREADORES
•Casi nunca tienen una estructura de hexágonos perfectos. •El grafeno no absorbe mucho la luz aunque todo lo que absorbe se convierte en electrones excitados con alta eficiencia. •Este material es altamente nocivo para la salud, ya que es un material tan fino que es capaz de cortar directamente las células si logra entrar en el cuerpo humano.
COSTOS
País de origen
Los científicos Novoselov y Geim
FASE Experimental
R e c u r s o o m at e r i a l i n a g o ta b l e Material inagotable
shrlik ¿De dónde se obtiene? El equipo de científicos descubrió que un carbohidrato que se puede encontrar en los caparazones de crustáceos y las alas de algunos insectos, es el componente ideal para sustituir al plástico.
¿Cómo funciona? Cuando se mezcla con hidróxido de sodio, la quitina se convierte en quitosano, un polisacárido que se utiliza para la filtración del agua y para mejorar el crecimiento de las plantas. Asimismo, puede ayudar a combatir las infecciones causadas por hongos en las plantas. Los investigadores decidieron combinar el quitosano con una proteína obtenida de la seda. A este nuevo producto se le ha llamado shrilk.
¿ E S b i o c o m pat i b l e ?
aplicaciones
SI
Bolsas plásticas, preventivo para hongos en las plantas, materiales médicos
V e n ta j a s Una de las mayores ventajas del shrilk es que su tiempo de descomposición es de tan.
d e s V e n ta j a s
País de origen Estados Unidos.
Aun está en proceso de pruebas, no se tiene una fecha para estar en el mercado.
COSTOS Económico.
CREADORES Instituto Wyss Para la Ingeniería Biológica de la Universidad de Harvard.
FASE Laboratorio- experimental.
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R e c u r s o o m at e r i a l i n a g o ta b l e Recurso
nanocelulosa ¿De dónde se obtiene?
Se extrae de cualquier fibra de celulosa como por ejemplo la pulpa de celulosa y puede presentarse de dos maneras, cristalina o aleatoria. Se obtiene a través de un proceso de homogeneización o sometimiento a altas presiones, que dado el caso la nano fibra será amorfa. La nano celulosa es materia vegetal que ha sido descompuesta en piezas microscópicas, purificada y vuelta a construir. La bacteria Acetobacter xylinum es capaz de sintetizar la celulosa encontrada en las algas verdeazuladas, con tan sólo un poco de agua, luz solar y tiempo. El proceso absorberá dióxido de carbono, el gas invernadero principalmente responsable del calentamiento global.
¿Cómo funciona?
Mecánicas, Biológicas, Eléctricas, Magnéticas, Ópticas, Elásticas, Viscosidad.
¿ E S b i o c o m pat i b l e ?
aplicaciones
SI
Puede utilizarse para crear potentes filtros capaces de purificar casi cualquier líquido. Sirve para generar un biocombustible sustentable. Se puede crear un gel ultra absorbente capaz de soportar 10 mil veces su propio peso. Podría servir para sustituir los tampones y toallas femeninas. Puesto que es una derivada de la celulosa, que es una materia prima que producen las plantas en grandísimas cantidades cada año, es renovable y respetuosa con el medio ambiente.
V e n ta j a s
País de origen
d e s V e n ta j a s
Estados Unidos.
Ha sido hasta el momento un material difícil de obtener y, por tanto, caro. Hoy sólo dos fábricas en el mundo producen nano celulosa.
COSTOS Muy caro.
FASE
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Fase experimental
CREADORES
Snyder y Sandberg, trabajando para ITT Rayoner Labs.
R e c u r s o o m at e r i a l i n a g o ta b l e Mientras no tengamos un problema de deforestación extremo, el material todavía es sostenible.
Tela de araña ¿De dónde se obtiene? Requiere la producción de espidroínas recombinantes y fibras artificiales. Los spidroins son proteínas de la seda de araña que contienen levadura, bacterias y células de insectos.
¿Cómo funciona? Consiste fundamentalmente en unir carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N). Propiedades mecánicas: La seda de araña presenta resistencia similar a la del acero, pero no superior. Sin embargo, considerando la densidad de ambos materiales y tomando la misma cantidad de material, la seda es unas cinco veces más resistente por unidad de masa.
¿ E S b i o c o m pat i b l e ? SI
aplicaciones Ingeniería de tejidos para la regeneración de órganos, tendones o ligamentos, así como para suturas o compresas protectoras.
País de origen Alemania y España
CREADORES
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Centro de Tecnología Biomédica de la Universidad Politécnica de Madrid.
Fullereno ¿De dónde se obtiene? Se establece un arco eléctrico entre dos electrodos de grafito. El grafito se forma a partir de fibras de carbono (de aproximadamente 5 a 10 micrómetros) calentadas a más de 2500 ° C. El grafito también se produce en industrias a partir de subproductos (residuos de petróleo) calentados a 2800 ° C.
¿Cómo funciona? Son útiles en algunos tipos de aplicaciones informáticas, especialmente en la construcción de nanotecnologías.
¿ E S b i o c o m pat i b l e ? SI
V e n ta j a s
aplicaciones
BARDAHL recurrió a dicho material para incluirlo en sus aceites, en específico en la fabricación del aceite TECHNOS C60 que proporciona una capa de triple protección. Dentro del campo de la medicina se consiguió que un fullereno soluble en agua mostrara actividad contra los virus de Inmunodeficiencia Humana que causan el SIDA, inclusive puede ser utilizado como antioxidante.
Permisibilidad eléctrica, material muy fuerte y resistente a altas temperaturas.
País de origen
d e s V e n ta j a s Molécula perjudicial para los organismos. peroxidación lipídica a nivel de la membrana celular, lo que deteriora el funcionamiento de ésta. Inflamaciones en el hígado y la activación de genes relacionados con la síntesis de enzimas reparadoras
Los fullerenos fueron descubiertos en 1985 en Los Ángeles CA. Por Harold Kroto, Robert Curl y Richard Smalley
R e c u r s o o m at e r i a l i n a g o ta b l e
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Es un material inagotable
Nanotubos ¿De dónde se obtiene? A partir de metano.
¿Cómo funciona? Son láminas de grafeno cilíndrico de átomos de carbono y cerrado en ambos extremos con tapas que contienen anillos pentagonales. Estos nanotubos son moléculas individuales que suelen medir unos poco nanómetros de diámetro y varias micras de longitud. Su estructura puede considerarse procedente de una lámina de grafito enrolladas sobre sí misma.
¿ E S b i o c o m pat i b l e ?
aplicaciones
NO
V e n ta j a s
Fabricación de transistores, sensores y memorias más rápidas y potentes, empleados principalmente en aplicaciones industriales, los automóviles y la industria aeronáutica y aeroespacial, pero también se utilizan en áreas como la biomedicina, fabricación de artículos deportivos, iluminación, prótesis, tintas conductoras o con características especiales, etc., sin embargo, su costo de producción aun es elevado, lo que hace que su empleo siga siendo limitado.
Conductividad de calor muy elevada y alta resistencia.
País de origen Rusia
R e c u r s o o m at e r i a l i n a g o ta b l e
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Es un recurso
E s p u m a d e t i ta n i o ¿De dónde se obtiene? Mediante la saturación de espuma de poliuretano con una solución de polvo de titanio (que es colocado entre dos láminas de acero y se calienta a 650°C) y ligandos de unión. El titanio se adhiere a la matriz de poliuretano, que se vaporiza junto con los agentes de unión, quedando un enrejado de titanio que es sometido a un tratamiento térmico para su endurecimiento
¿Cómo funciona?
Tiene dos funciones principalmente, en la rama de la medicina y en la industria, en la medicina es utilizado para sustituir huesos rotos o desgastados que ayuda a fortalecer la unión de los huesos
¿ E S b i o c o m pat i b l e ? SI
V e n ta j a s
aplicaciones
Hasta ahora según las investigaciones científicas las principales aplicaciones de la espuma de titanio serian en la industria marítima ya que cálculos iniciales indican que en un barco cuyo casco se fabrique con espuma de titanio podría pesar un 30% menos y ser más resistente frente a choques. Y para la fabricación de prótesis óseas humanas. Sustituir cuerpos vertebrales defectuosos. En la industria se utiliza en los cascos frontales de los barcos para mayor resistencia a impactos de alto grado.
Es un material muy ligero que puede usarse para fabricar prótesis, material de grado quirúrgico. Resistente.
País de origen Alemania
d e s V e n ta j a s
CREADORES
Difícil de fabricar, Costoso, con altas temperaturas puede romperse.
Un grupo de científicos del "Fraunhofer Research Group" de Alemania
Varía según cantidad. Para complejo de industrial 10 toneladas 1-200mm= USD $20,000 10 KILOGRAMOS 0.3-60mm USD $70.00
FASE A la venta ya con aplicaciones al cuerpo humano.
2
8
COSTOS
carbino ¿De dónde se obtiene? Es un alótropo del carbono, es decir, una presentación de este elemento químico con una estructura diferente.
¿Cómo funciona?
Cualidades mecanicas biologicas electricas magneticas opticas elasticidad viscosidad. Es una estructura poseedora de mucha flexibilidad y resistencia, que tiene la capacidad de superar la resistencia exhibida por el grafeno.
¿ E S b i o c o m pat i b l e ? NO
V e n ta j a s
aplicaciones
Electrónica: fabricación de microchips o de transistores, desarrollo de dispositivos flexibles que podrán enrollarse o plegarse según las necesidades. Informática: desarrollo de ordenadores mucho más rápidos y con un menor consumo eléctrico. Telefonía móvil: dispositivos adaptados a la fisionomía del ser humano, sin formas ni colores preestablecidos, con pantallas flexibles, plegables y táctiles. Industria del blindaje: Chalecos antibalas, cascos y multitud de elementos de protección Medicina y Biomedicina: mejorar los tratamientos contra el cáncer.
Es considerado el material más resistente, Es muy flexible, Supera al grafeno, Capacidad de moldearse, Es ligero.
d e s V e n ta j a s Es un material muy inestable en la naturaleza, imposibilita su uso Al ser un material tan complicado aún no se saben muchas cosas sobre el.
País de origen Estados Unidos.
CREADORES Universidad de Rice, ubicada en Houston
FASE Experimental, Simulación, laboratorio teórico
R e c u r s o o m at e r i a l i n a g o ta b l e
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Es un material artificial creado en el laboratorio
pegamento molecular
¿De dónde se obtiene? Bacteria Streptococcus pyogenes, conocida por su capacidad de desintegrar y digerir carne. Los investigadores partieron de una proteína de esta bacteria, la que se utiliza para unir células humanas. El mismo organismo detrás de una serie de infecciones que incluyen faringitis estreptocócica e impétigo. Esta proteína forma enlaces covalentes muy fuertes entre sí rápidamente, por lo que los científicos han dividido la proteína en dos: SpyCatcher y SpyTag.
¿Cómo funciona?
Se une e invade las células humanas. Forma enlaces covalentes muy fuertes entre sí rápidamente, por lo que los científicos han divido la proteína en dos, llamándolas cariñosamente “SpyCatcher” y “SpyTag”. Al juntarse forman una unión tan fuerte que incluso se cargó antes el sistema que usaron para medir la fuerza necesaria para romperlo.
¿ E S b i o c o m pat i b l e ? SI
V e n ta j a s Y D E S V E N TA J A S la unión se forma en minutos independientemente de la acidez y temperatura del entorno.
aplicaciones Puede utilizarse para avances en investigación nivel molecular e ingeniería. Podría llegar a usarse en usos médicos.
País de origen Oxford, Inglaterra
CREADORES Marcos Howarth, Bijan Zakeri, entre otros investigadores de Oxford
FASE
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Fase teórica
tejido o textiles cerámicos ¿De dónde se obtiene? Se fabrican con materiales caolín, alúmina, cuarzo, y otros, que mejoran su resistencia a temperaturas y resistencia mecánica, elasticidad y de aislamiento. Los materiales son fundidos a temperaturas elevadas (entre 1500 y 1800° C), de acuerdo con su porcentaje de alúmina. Pasa posteriormente por dos procesos diferentes de soplado se crean filamentos del material que pueden ser entretejidos para formar los diferentes productos de fibra cerámica.
¿Cómo funciona?
Puede ser sometido a elevadas temperaturas sin modificar casi su estructura, soportando enfriamientos y calentamientos, choque térmico, resilencia y otros fenómenos inducidos por las altas temperaturas y son surtidos en una gran variedad de presentaciones para cada caso específico.
aplicaciones Aislamiento térmico, según lo que queramos aislar podremos encontrar diferentes formatos.
V e n ta j a s
Baja Conductividad, Térmica Bajo Almacenamiento de Calor, Excelente Resistencia al Choque Térmico, Temperatura Máxima de Uso 14250 C (26000 F), Baja Transmisión de Sonido, No Contiene Asbestos, No se modifica su estructura.
Para FlexBrick se conoce que el país de origen es España.
d e s V e n ta j a s El polvo que desprenden puede causar molestias respiratorias e irritación de ojos y piel, las Fibras cerámicas refractarias (RCF) que están hechas de caolín, una arcilla de origen natural alumino-silicato o una mezcla sintética de alúmina, permanecen clasificados como ‘Categoría 2B – posiblemente carcinógeno para los seres humanos’ y, por lo tanto, una sustancia peligrosa. Durante su fabricación, instalación y manipulación, desprenden diminutos cristales respirables que penetran en la piel.
COSTOS
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75 €/m2
País de origen
CREADORES Desarrollado conjuntamente por Piera Ecocerámica, Cerámica Malpesa y el Dr. arquitecto Vicente Sarrablo en la empresa FlexBrick.
FASE
Producción, actualmente la empresa ya lleva varios años en el mercado, en bastantes países de todo el mundo implementando sus materiales.
R e c u r s o o m at e r i a l i n a g o ta b l e
No, al estar fabricado en base de materiales del suelo se convierte en un producto agotable.
nanofibras ¿De dónde se obtiene? Hasta la fecha, las nanofibras se han preparado a partir de una variedad de materiales, como polímeros naturales, polímeros sintéticos, nanomateriales a base de carbono, nanomateriales semiconductores, y nanomateriales compuestos.
¿Cómo funciona?
Relación superficie / volumen de superficie excepcionalmente alta y su alta porosidad, lo que las convierte en un candidato robusto y atractivo para muchas aplicaciones avanzadas. La técnica es versátil y de fácil ensamble lo que ha permitido procesar una gran variedad de polímeros, integrando en los últimos años otras clases de materiales
¿ E S b i o c o m pat i b l e ? SI
aplicaciones Almacenamiento y generación de energía, tratamiento de aguas y remediación ambiental, e ingeniería sanitaria y biomédica. Bioseparación, biodetección, protección de cultivos, biorremediación, antifalsificación y antibacteriano.
V e n ta j a s Y D E S V E N TA J A S
Si bien la mayoría de las nanofibras se preparan con electrohilado , esta técnica presenta varios inconvenientes, como el requisito de equipo especializado, alto potencial eléctrico y objetivos eléctricamente conductores. En consecuencia, en los últimos años se ha visto la aparición creciente de estrategias novedosas en la generación de nanofibras a mayor escala y mayor rendimiento.
COSTOS Nanofiber Ac Matrix Filter - MXN 1184.32 (Filtrador de agua) Watch Cleaning Cloth Nanofibre - MXN 262.17 (Toalla de limpieza) Pens With Nanofiber Tips Slim Waist Metal Sensitive - MXN 174.7 (Plumas de metal )
País de origen Y CREADORES Las nano-fibras fueron desarrolladas por un equipo en el Instituto de Tecnología de Georgia, liderado por Zhong Lin Wang. Hasta ahora sólo los EE. UU., Alemania y Japón podían fabricar estas fibras de un diámetro cien mil veces menor que el cabello humano, y que permiten añadir a los tejidos propiedades hasta ahora inimaginables.
R e c u r s o o m at e r i a l i n a g o ta b l e
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FASE Ya se implementan algunos tipos de estrategias de producción y algunos otros siguen en modo de investigación y de mejora.
No.
slip
(slippery liquid-infuse porous surfaces)
¿De dónde se obtiene? Es inspirado por el mecanismo atrapa insectos de una planta popularmente conocida como planta jarro o copas de mono, esto debido a que forman una capa acuosa o especie de almíbar que atrae a los insectos, hace que resbalen y sean digeridos.
¿Cómo funciona?
El líquido lubricante se introduce en un estructura sólida/porosa, por ejemplo el metal, vidrio, cerámico o plástico, esto hace que el material sea repelente contra cualquier líquido, bacteria, hielo, polvo, etc.
¿ E S b i o c o m pat i b l e ? NO
V e n ta j a s y d e s v e n ta j a s
aplicaciones Liberación de incrustaciones marinas. Óptica sin incrustaciones. Intercambiadores de calor sin escarcha. Derretimiento de superficies.
Dificulta la proliferación de seres vivos en los cascos de los barcos, reduciendo así el consumo de combustible derivado por el mayor rozamiento. Mejora de eficiencia en procesos industriales reduciendo los deshechos. Eficiencia de los transformadores de calor reduciendo al mínimo las incrustaciones de hielo u otros elementos. Catéteres con mayor deslizamiento. Prevención de la infección bacteriológica en el equipamiento. La mejora de la separación de las células de las plataformas de crecimiento biológico.
COSTOS Económico.
País de origen Boston, Massachusetts.
CREADORES
Las SLIPS son creadas por la compañía Adaptive Surface Technologies, mejor conocida como SLIPS Technologies Inc. (Wyss Institute), que provee materiales cubiertos con capas de la solución a múltiples industrias, consumidores y mercados médicos.
FASE Actualmente ya se comercializa en el mundo.
R e c u r s o o m at e r i a l i n a g o ta b l e
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No
c r i s ta l b i o a c t i v o ¿De dónde se obtiene? En este estudio las muestras vítreas fueron sumergidas en solución fisiológica simulada (SBF) a 37°C y PH=7.35 durante diferentes periodos de tiempo y hasta 15 días. Posteriormente las muestras fueron lavadas con agua destilada y secadas al aire.
¿Cómo funciona?
Es capaz de actuar como una plantilla activa para el crecimiento óseo organizado, disolviéndose por completo en el cuerpo sin dejar rastro de él ni tampoco compuestos tóxicos, y liberando calcio y otros elementos como el silicio, en los fluidos corporales adyacentes, estimulando el crecimiento óseo.
¿ E S b i o c o m pat i b l e ? SI
V e n ta j a s
aplicaciones Regeneración ósea, capacidad del material para actuar como andamiaje y soportar el acoplamiento celular y la consiguiente formación y deposición de matriz ósea.
Facilidad para controlar su composición química. Se puede modificar la velocidad de disolución Puede aportar un efecto terapéutico mediante la liberación de iones Ser bioactivo y biocompatible tiene una estructura que posee poros interconectados que permitan el flujo de fluidos, la migración celular permita la esterilización.
d e s V e n ta j a s La baja resistencia mecánica que presentan Fragilidad inherente, debido a los procesos de cristalización que se produce durante la sintonización.
País de origen Reino Unido, Oxford
CREADORES
Los investigadores de las universidades de Kent y Warwick, instalaciones de la ISIS.
FASE
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Se encuentra en fase de desarrollo y experimentación
siliceno ¿De dónde se obtiene? El siliceno es un alótropo bidimensional del silicio, similar al grafeno.
¿Cómo funciona?
El siliceno es un alótropo bidimensional del silicio de estructura hexagonal que aventaja en propiedades al grafeno, ya que permite crear ánodos porosos de mayor capacidad. El siliceno posee una gran resistencia, al igual que el grafeno, y eso hace que obtenga un buen rendimiento en los ánodos de las baterías de ion-litio. Esta característica permite paliar los cambios de volumen que se producen durante la carga, acercándose a los márgenes que ofrece el grafito, el material que se emplea actualmente. Ofrece el doble de capacidad para el ánodo y además su resistencia impide que sufra cambios durante el proceso de carga y descarga.
¿ E S b i o c o m pat i b l e ?
aplicaciones
NO
Las posibles aplicaciones del siliceno son en baterias de ion-litio, transitores y partes de chips, y principalmente para su uso en nanotecnología.
V e n ta j a s Y D E S V E N TA J A S El siliceno tiene propiedades eléctricas excepcionales, pero hasta ahora ha resultado ser extremadamente difícil de elaborar así como de trabajar con él, debido a su complejidad e inestabilidad al ser expuesto al aire.
País de origen Estados Unidos de América
CREADORES Lew Lok Yan Voon, Gian Guzmán
FASE Se encuentra aún en fase teórica
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R e c u r s o o m at e r i a l i n a g o ta b l e El silicio es, después del oxígeno, el elemento más abundante de la corteza terrestre, de la que constituye un 26% en peso.
cáñamo ¿De dónde se obtiene? El cáñamo, al igual que la marihuana, es una planta perteneciente a la especie de Cannabis Sativa L. Sus semillas y tallo se cosechan para producir una amplia gama de productos, entre los cuales se incluyen: Alimentos, suplementos nutricionales, productos para el cuidado personal, papel, textiles, materiales de construcción, plásticos e incluso biocombustibles
¿Cómo funciona?
Fibra textil su característica más destacada es su alta resistencia a los esfuerzos de tracción, esta fibra es biodegradable, liviana y resistente, una vez tejido puede ser tan suave y versátil como el algodón
¿ E S b i o c o m pat i b l e ?
aplicaciones
Al ser un producto derivado de una plata es altamente biodegradable y ecológico.
Fibras, biocombustible, plásticos materiales de construcción.
V e n ta j a s
País de origen
Es una planta fácil de cultivar en suelos y contextos ambientales muy diferentes (su producción se encuentra desde Asia, Europa, hasta las Américas). La planta de cáñamo crece muy rápidamente y, sobre todo, requiere un bajo consumo de agua; La planta es difícil de atacar por las plagas, por lo que no requiere de pesticidas y herbicidas, contribuyendo así a la protección del medio ambiente; crecen más rápido que las malas hierbas, dejando el suelo totalmente desmalezado; función importante de fito- depuración de los suelos contaminados por agentes químicos, mejorando significativamente al medio ambiente; la producción de cáñamo para la construcción local puede generar una cadena productiva importante del territorio, reduciendo las distancias entre los productores y los usuarios potenciales y generando pequeñas y medianas empresas que se dedican a la producción de los diferentes productos de construcción (paneles, morteros, estucos, etc) requeridos para diferentes usos.
China
CREADORES Las primeras apariciones fueron en los barcos de Grecia.
d e s V e n ta j a s
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Para muchos es una tela demasiado dura y de apariencia poco trabajada. En algunos países es difícil comercializarlo debido a la confusión sobre que la marihuana y el cáñamo son lo mismo
COSTOS Precios elevados
R e c u r s o o m at e r i a l i n a g o ta b l e Inagotable
papel de piedra terraskin ¿De dónde se obtiene? Combinación de carbonato cálcico (en un 80%) con una pequeña cantidad de resinas no tóxicas (en un 20%), (roca caliza, yeso y mármol). Estos se muelen y se convierten en un polvo muy fino.
¿Cómo funciona? Material sustito del papel, el cartón y el plástico (PE, PP, PET) y se recicla en el contenedor indicado para plásticos. No crea hongos, su uso en alimentación viene avalado por la FDA, se dobla perfectamente.
¿ E S b i o c o m pat i b l e ? NO
aplicaciones
Por el momento «Terraskin» sólo va a comercializarse a nivel industrial, ya que su precio no es aún competitivo para la venta directa a los ciudadanos. Es degradable con una exposición al sol de entre tres a nueve meses, utiliza un 50 por ciento menos de energía que el convencional y un 50 por ciento menos de emisiones de CO2 en su incineración, El proceso de fabricación de Terraskin no consume Estados Unidos. agua y no emite ningún gas tóxico, además de no implicar el uso de cloro, ácido o bases fuertes. Por otra parte, la producción de este papel consume la mitad de energía y emite menos CO2 que en el caso del papel convencional. Muy resistente al agua, a la grasa y a las roturas "Design and source", creadora del producto, tiene sus fuentes de mineral en Asia y dispone en la actualidad de una única fábrica, en Su elevado precio lo convierte en poco competitivo para la venta Taiwan. directa a los ciudadanos. Como no es papel, las colas especiales para encuadernar son más caras. No es recomendable para impresión doméstica.
V e n ta j a s
País de origen
CREADORES
d e s V e n ta j a s
FASE
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COSTOS Es un papel 4 veces más caro que el habitual.
Su uso es principalmente es industrial.
R e c u r s o o m at e r i a l i n a g o ta b l e Los minerales con los que se es construido el papel se considera un recurso no renovable.
cemento autorreparable
¿De dónde se obtiene? Cuando un edificio hecho con el Bio-Concreto se agrieta, las bacterias que habitan en él quedan expuestas a diferentes elementos, entre ellos el agua. La humedad en estas fisuras provoca que estos bacilos se “despierten” y empiecen a comer el lactato de calcio, y como proceso de su digestión secretan piedra caliza. La restauración total de estas rajaduras puede tardar aproximadamente tres semanas. Estas bacterias es que forman esporas y pueden sobrevivir por más de 200 años en el edificio.
aplicaciones Reparar grietas con un ancho de 0,5 milímetros, de dos a tres veces más grande que los que permiten las normas de construcción al cemento, esto queire decir que el bio cemento puede reparar cualquier grieta.
V e n ta j a s Ligero, gracias a la gran cantidad de burbujas de aire que se crean en su interior.
d e s V e n ta j a s Mezcla de bacterias y nutrientes sobreviva al proceso de fabricación del cemento a un coste razonable.
COSTOS
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Más caro que el del cemento normal.
País de origen Y CREADORES Trisaia, y creado por Henk Jonkers y el experto en materiales Erik Schlangen de la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos
FASE
Esta por salir a la venta aunque siguen haciendo pruebas y experimentos .
fibra de carbono ¿De dónde se obtiene? La FC está compuesta por muchos hilos de carbono en forma de hebra largas y delgadas de 0.0002-0.0004 pulgadas(0.005-0.010 mm) de diámetro y compuesto principalmente de átomos de carbono. Los átomos de carbón se enlazan en cristales microscópicos que están más o menos alineados paralelamente al eje largo de la fibra. La alineación del cristal hace a la fibra increíblemente fuerte para su tamaño. Varias miles de fibras de carbón son retorcidas juntas para formar un hilo, que puede ser usado por sí solo o como tejido de una tela. El hilo o tejido es combinado con un epóxido y se adhiere o moldea para dar forma a varios tipos de materiales compuestos.
¿Cómo funciona? ¿ E S b i o c o m pat i b l e ?
Su finalidad es darle forma a la resina
SI.
aplicaciones Industria aeroespacial, ingeniería civil, aplicaciones militares, deportes de motor junto con muchos otros deportes.
V e n ta j a s Alta flexibilidad, alta resistencia, bajo peso, tolerancia a altas temperaturas y baja expansión térmica.
d e s V e n ta j a s Elevado precio de producción.
COSTOS
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Un kilo de fibra de carbono cuesta 20 veces más que un kilo de acero. ~$600.00 la pieza
País de origen Estados Unidos
CREADORES Thomas Edison
FASE Publicado y disponible al público
R e c u r s o o m at e r i a l i n a g o ta b l e Material inagotable (producción química)
u p s a l i ta ¿De dónde se obtiene Y CÓMO FUNCIONA? Del carbonato de magnesio (MgCO3) que se presenta en forma de polvo blanco cuya estructura en forma de micro-poros donde todos los poros tienen menos de 10 nanómetros tiene un área superficial extraordinaria 800 metros cuadrados por gramo
¿ E S b i o c o m pat i b l e ? NO
V e n ta j a s
aplicaciones
• Reducción de la cantidad de energía que se necesita para controlar la humedad ambiental en las industrias electrónica y química. • Recolección de vertidos tóxicos, como el derrame de petróleo en el mar. • Eliminación de olores, puede ser el control del olor tras un incendio. • Preservar seco el interior de los equipos electrónicos, para aumentar su duración. La upsalita es un desecante, absorbe el agua mejor que la zeolitas, que son materiales mucho mas caros. La mayoría del agua absorbida se retiene cuando la upsalita se transfiere de un lugar húmedo a otro muy seco. La forma anhidra puede ser regenerada calentando la muestra a 95°C. En contraposicion, muchas zeolitas necesitan ser calentadas a temperaturas superiores a 150°C para extraer el agua de ellas. Las propiedades desecantes de la upsalita son consecuencia de su alta superficie interna.
* super absorbente * mantiene cualquier lugar seco
d e s V e n ta j a s *Proceso de elaboración muy largo
FASE Laboratorio
País de origen Suecia
CREADORES Investigadores de la Universidad de Upsala
R e c u r s o o m at e r i a l i n a g o ta b l e
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Es un recurso
va n ta b l a c k ¿De dónde se obtiene? Vienen de una sustancia hecha a partir de nanotubos de carbono (CNTs) cuyo diámetro es el de un átomo. Vantablack puede absorber el 99.965% de la luz visible y para ser creado requiere de una temperatura de 400 °C (757 °F). Vantablack puede aplicarse sobre materiales que no soportan temperaturas más altas.
¿Cómo funciona? El Vantablack tiene el récord de ser el material más oscuro creado por el ser humano. Cuando la luz alcanza el Vantablack, en lugar de reflejarla, queda atrapada siendo continuamente desviada entre los nanotubos, para finalmente ser absorbida y posteriormente disipada en forma de calor. Aplicar Vantablack a un objeto requería de una máquina de deposición al vacío, ya que en realidad se recubre el objeto de nanotubos de carbono hasta lograr este efecto óptico. Los nanotubos que forman el Vantablack crecen en el objeto por efecto del vacío. Este material ideado para satélites tiene otras particularidades como la hidrofobia, su resistencia a la vibración de un lanzamiento o soportar temperaturas de entre -196ºC y 300ºC.
¿ E S b i o c o m pat i b l e ?
SI.
aplicaciones
Esta sustancia tiene potencialmente múltiples aplicaciones, incluyendo evitar que la luz parásita entre a los tubos de los telescopios, mejorando en consecuencia el rendimiento de las cámaras utilizadas tanto en la tierra como en el espacio. Se considera su uso en el arte e incluso en el camuflaje por su ilusión óptica, es tal su oscuridad que hace figuras tridimensionales absolutamente oscuras incluyendo oscuros huecos ilusorios al ser aplicado en superficies absolutamente planas esto incluso cuando es iluminado por luces láser, las cuales no refleja. También, en el uso cotidiano, se utiliza para vestimenta para gente con cáncer, para evitar que la piel tenga contacto con la La nueva versión del radiación solar. Vantablack puede llegar a absorber incluso las ondas infrarrojas Es un material fundamental en términos de camuflaje para equipamiento militar. Reino Unido
V e n ta j a s
País de origen
d e s V e n ta j a s Vantablack es tan oscuro, es casi imposible de percibir para el ojo humano.
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COSTOS Si se solicita una muestra de Vantablack, se necesitan entre 345 y 645 euros.
CREADORES Derechos de uso Anish Kapoor Diseñado por un equipo de científicos de la compañía Surrey NanoSystems
FASE La producción del Vantablack está siendo incrementada para satisfacer las necesidades de la industria aeroespacial y del sector militar.
R e c u r s o o m at e r i a l i n a g o ta b l e Si es agotable.
aerogel humo helado ¿De dónde se obtiene? El aerogel se fabrica utilizando diferentes materiales, principalmente son sílice, alúmina, estaño, carbono y óxido de cromo. Los aerogeles se consiguen a través de un proceso donde el material pasado de una fase líquida a una fase sólida, cuando se sustituye el líquido por aire en ese gel, el resultado es un “aerogel”. Es un proceso conocido como secado supercrítico
¿Cómo funciona?
Este material ofrece entre 2 a 8 veces un mejor rendimiento que los demás materiales aislantes, tanto en frío como en calor. La razón es bastante sencilla, como está hecho prácticamente de gases, es un material con baja conductividad de calor. El aerogel es totalmente eficiente, es capaz de anular o minimizar drásticamente los tres métodos de transmisión de calor existentes: conducción, convección y la radiación. No tiene nada que envidiar a los demás aislantes térmicos. Una temperatura de 1.000ºC se convierte en 100ºC con un espesor de 6 mm de aerogel y una temperatura de -78.5ºC se convierte en 22ºC con un espesor de 6 mm de aerogel.
¿ E S b i o c o m pat i b l e ?
Si, ya que el aerogel se puede utilizar como un sistema de administración de fármacos debido a su biocompatibilidad.
V e n ta j a s
1. Es uno de los aislantes más eficientes que existen 2. Posee perfecta flexibilidad 3. Gran capacidad de absorber líquidos 4. Resistente a los rayos UV 5. Sus propiedades poseen muchas aplicaciones de construcción.
d e s V e n ta j a s 1. Su precio El aerogel en la construcción se sigue considerando caro en comparación con los demás aislantes. 2. Su poca resistencia El aerogel es frágil, así que se suele combinar con fibras de vidrio para poder manejarse fácilmente en la obra.
1. Material para la eliminación de residuos, por ejemplo, manchas de petróleo en el mar. Hay un aerogel diseñado para absorber el plomo y el mercurio del agua. 2. Material a prueba de balas. Hay aerogeles basados en titanio de 2 mm de grueso que pueden detener una bala. 3. Aislante térmico y del ruido en ventanas y paredes. 4. Trajes para soportar altas y/o bajas temperaturas. 5. Contenedores para el combustible de las naves espaciales muy ligeros 6. Súper Condensadores. 7. Pigmentos para tinta de la impresora. 8. Un componente de pasta de dientes.
CREADORES
Fue descubierto en 1931, y utilizado en la industria aeroespacial en los 60, y desde entonces, el aerogel se ha utilizado en diferentes áreas, por ejemplo, se está estudiando en la medicina porque hay una cierta probabilidad de que tenga la capacidad de regenerar o reparar la estructura ósea del cuerpo humano, pero en este artículo, solamente nos centraremos en el aerogel como material de construcción.
COSTOS
22
aplicaciones
El precio del aerogel puede llegar desde los 110 a 120 € por m2 en 10 mm de espesor con placas de pladur. Aunque el precio ha bajado en los últimos años, pudiéndose encontrar aproximadamente entre 30 € el m2 en láminas de 5mm y 60 € el m2 en láminas de 10mm.
FASE
Aún se encuentra en la fase experimental, debido a sus increíbles propiedades, y en cuanto el proceso de fabricación reduzca sus costes, aparecerán muchísimas más aplicaciones.
R e c u r s o o m at e r i a l i n a g o ta b l e No.
plásticos autoreparables
¿De dónde se obtiene? Los materiales de autorreparación más conocidos tienen microcápsulas incorporadas llenos de un químico similar al pegamento que puede reparar el daño. Si el material se agrieta en el interior, las cápsulas se rompen, el material de reparación se «desprende» y la grieta se sella. Funciona de manera similar a un tipo de adhesivo (pegamento) llamado epoxi, que se suministra en forma de dos polímeros líquidos en recipientes separados (a menudo dos jeringas). Cuando se mezclan los líquidos, se produce una reacción química y se forma un fuerte adhesivo (un copolímero).
¿Cómo funciona?
• Es una combinación de las dos familias existentes de plásticos. Los termoplásticos que son maleables cuando se calientan, pero quedan fijos de forma sólida cuando se enfrían y no se pueden reformar. Así como los termoestables que son rígidos y conservan su forma aún cuando se calientan. • Algunos se separan para revelar lo que podríamos pensar como extremos o fragmentos altamente «reactivos» que, naturalmente, intentan unirse nuevamente. Estos fragmentos dispersos, energizados por la luz o el calor, intentan volver a unirse a otras moléculas cercanas, revirtiendo efectivamente el daño y reparando el material.
¿ E S b i o c o m pat i b l e ?
aplicaciones
Este desarrollo, aplicado en el interior de las ruedas, lograría que ante un pinchazo no perdiera sus características. En la construcción, por ejemplo, permitiría realizar uniones en juntas en las que cuando aparecieran grietas, el material volviera a recuperar sus propiedades sin necesidad de cambiarlo. Otra de las ideas es hacer pantallas de dispositivos móviles y carcasas de protección con este material. En el campo de la medicina, sería útil en todo lo que serían materiales hechos con un Sin ventajas específicas. elastómero: catéteres, corazones artificiales… e incluso cubiertas de las prótesis de mama y de las prótesis de glúteos.
SI
V e n ta j a s
País de origen
d e s V e n ta j a s Sin desventajas específicas.
COSTOS
Son varias las universidades y equipos de investigación que han desarrollado plásticos capaces de repararse, incluso algunos de estos descubrimientos provienen de laboratorios españoles.
Variables
CREADORES
FASE
El vitremer es la creación de Ludwik Leibler, un científico de materiales de la Escuela Superior de Física y de Química Industriales de París (ESPCI), institución que se volvió famosa por el descubrimiento de la radioactividad de Marie Curie.
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Aplicada y aun se continúan haciendo pruebas
R e c u r s o o m at e r i a l i n a g o ta b l e No.
aerografito ¿De dónde se obtiene? El material es una matriz de tubos huecos de carbono que se cultivan en escalas nano y micro. cada uno de los cuales mide unos 15 nanómetros de diámetro. El aerografito se obtiene mediante deposición química en fase vapor. El equipo utilizó óxido de zinc en polvo, que al calentarse a 900°C se cristaliza y forma micro (millonésima parte de un metro) y nano (mil millonésima) estructuras llamadas terápodos, estas se entremezclan y forman el tejido base para el aerografito. Después a 760°C, en una atmósfera enriquecida con carbono, este último material se deposita en capas de un par de átomos de grosor sobre el óxido de zinc. Cuando se introduce el hidrógeno, el esqueleto reacciona y se convierte en vapor de agua y zinc gaseoso, dejando los microtúbulos porosos de carbono.
¿Cómo funciona? El aerografito ha demostrado ser capaz de conducir electricidad, es dúctil, de color negro azabache, impermeable y puede soportar niveles de compresión alta, así como fuertes cargas de tracción. En las pruebas realizadas por los investigadores se ha comprimido a una trigésima parte de su tamaño original, obteniendo a la vez que se encogía mayor resistencia y conductividad.
¿ E S b i o c o m pat i b l e ? NO.
V e n ta j a s - Es súper ligero - Superhidrofóbico - Absorbe la luz - Se puede comprimir en un 95% - Recupera su forma original
d e s V e n ta j a s No se han demostrado desventajas en la investigación.
aplicaciones - Transporte eco-friendly - Ortesis más ligeras - Ropa impermeable - Incluso escudos de protección para satélites - En objetos no conductores, como los plásticos, pueden ser cubiertos con aerografito para ser conductivos sin ganar peso. - Como filtro para agua y aire
País de origen Alemania
CREADORES Investigadores de la Universidad Tecnológica de Hamburgo y la Universidad de Kiel.
FASE
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COSTOS No hay fuente
Teoría impráctica
R e c u r s o o m at e r i a l i n a g o ta b l e Por ahora si es un material inagotable.
p e r o v s k i ta ¿De dónde se obtiene? La perovskita es un mineral del grupo IV (óxidos) según la clasificación de Strunz; es un trióxido de titanio y de calcio (CaTiO3). Es un mineral relativamente raro en la corteza terrestre. La perovskita se cristaliza en el sistema cristalino ortorrómbico (pseudocúbico). Se encuentra en contacto con rocas metamórficas y asociada a máficas intrusivas, sienitas nefelinas, y raras carbonatitas.
¿Cómo funciona? • Magnetorresistencia colosal (es la propiedad de algunos materiales que les permite cambiar considerablemente su resistencia eléctrica en presencia de un campo magnético). • Ferroelectricidad (es una propiedad empírica de materiales que poseen por lo menos dos estados orientacionales enantiomorfos termodinámicamente estables, que pueden ser intercambiados de uno al otro por influencia de un campo eléctrico externo y cuya única diferencia es la dirección del vector de polarización.)
aplicaciones
¿ E S b i o c o m pat i b l e ? NO.
V e n ta j a s
• Uso en células solares sensibilizadas por colorantes. • Puede generar luz láser. • Uso en diodos emisores de luz (LEDs). • Para la electrolisis del agua (es el proceso que separa los elementos de un compuesto por medio de la electricidad) con una eficiencia del 12,3% en una célula de escisión de agua altamente eficiente y de bajo costo utilizando fotovoltaicas de perovskita.
• La perovskita es un material que está prácticamente al alcance de todos, ya que se puede encontrar en las montañas de casi cualquier parte del globo. • Su extracción es muy barata. • Ausencia de emisiones durante el proceso para extraer el material. • La perovskita se produce de forma natural a partir del óxido de titanio de calcio.
d e s V e n ta j a s
País de origen Rusia
R e c u r s o o m at e r i a l i n a g o ta b l e Si.
• La perovskita se apaga antes que materiales como el silicio, aunque según los científicos esto puede dejar de ser un problema con la investigación. • Aún no ha sido demostrada la posibilidad de integrar este material en las técnicas de producción en masa para la fabricación de las células solares con perovskita. Experimental, pues se descubrió que la perovskita tiene un tiempo de vida
FASE
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muy corto, a los 4 meses se degrada, además no es un material estable.
COSTOS 2,5-3 euros por vatio instalado en paneles solares de una instalación residencial de unos 5 kW.
CREADORES Fue descubierta en los Montes Urales de Rusia por Gustav Rose en 1839 y nombrada en honor al mineralogista ruso, L. A. Perovski (1792-1856).
e s ta n e n o ¿De dónde se obtiene? "Se ha logrado fabricar mediante crecimiento epitaxial sobre una superficie de telururo de bismuto (Bi2Te3). Estas estructuras tienen un solo átomo de espesor, y los electrones y núcleos de los átomos pesados de las estructuras presentan interacciones complejas, lo que les permite conducir la electricidad con una eficiencia del 100%.
¿Cómo funciona?
Es un muy buen conductor de electricidad sin generar calor residual. Es un material con simetrías de inversión de tiempo y orden topológico no trivial, los electrones sólo pueden moverse libremente a lo largo de su borde y no en la zona central del material. La corroe te eléctrica no se disipa por la resistividad del material.
¿ E S b i o c o m pat i b l e ?
aplicaciones
NO.
Los investigadores afirmaron que una de las primeras aplicaciones del estaneno podrían ser los sistemas de cableado que conectan varias partes de un microprocesador. Además, los investigadores creen que el estaneno podría utilizarse como sustituto del silicio en V e n ta j a s los transistores. La gran ventaja del estaneno según los modelos teóricos las propiedades de conducción de la electricidad del estaneno son excepcionales. Su termoelectricidad casi ideal permite que a temperatura ambiente País de origen los electrones se muevan sin disipar calor. Es un aislante topológico excepcional. Deber presentar súper conductividad topológica. Estados Unidos - 2013
d e s V e n ta j a s
CREADORES
Proceso de elaboración muy costoso. Debido a que no se ha fabricado, falta demostrarlo y no es fácil porque puede haber problemas de fabricación y montaje.
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COSTOS Es muy costoso.
Schoucheng Zhang
FASE Experimental
R e c u r s o o m at e r i a l i n a g o ta b l e No es un material inagotable .
BIBLIOGRAFÍA
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Grafeno Referencias https://www.google.com/search?q=shrilk&rlz=1C1CHZL_esMX686MX686&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwiDspujwZXkAhV RY6wKHVoYCHgQ_AUIESgB&biw=1366&bih=608#imgdii=GBDGmxA_ON73aM :&imgrc=y6xxWGL868oywM: http://www.mimbrea.com/crean-un-material-resistente-y-versatil-inspirado-en-la-naturaleza/ https://www.elmundo.es/economia/2015/06/23/55885aace2704e910b8b4580.html http://www.greenhub.cat/shrilk-el-plastico-del-siglo-xxi/ Shrilk https://www.google.com/search?q=shrilk&rlz=1C1CHZL_esMX686MX686&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwiDspujwZXkAhV RY6wKHVoYCHgQ_AUIESgB&biw=1366&bih=608#imgdii=GBDGmxA_ON73aM :&imgrc=y6xxWGL868oywM: http://www.mimbrea.com/crean-un-material-resistente-y-versatil-inspirado-en-la-naturaleza/ https://www.elmundo.es/economia/2015/06/23/55885aace2704e910b8b4580.html http://www.greenhub.cat/shrilk-el-plastico-del-siglo-xxi/ Nanocelulosa Bibliografía Danya Irene Villegas. (2017). Nanocelulosa, el material que revolucionará la ciencia y la tecnología. 16 de agosto de 2019, de Cienciamx Noticias Sitio web: http://cienciamx.com/index.php/tecnologia/nanotecnologia/16393-nanocelulosa-material-revolucionara-ciencia-tecnologia Eduardo Prieto. (2013). Nanocelulosa cristalina. 16 de agosto de 2019, de Arquitectura viva Sitio web: http://www.arquitecturaviva.com/es/Info/News/Details/4859 Tela de araña Bibliografía https://www.bbc.com/mundo/noticias-38521614 https://www.ambientum.com/ambientum/curiosidades/seda-de-arana-artificial.asp https://es.wikipedia.org/wiki/Seda_de_ara%C3%B1a https://es.euronews.com/2015/04/23/cientificos-alemanes-crean-seda-de-arana-artificial Espuma de titanio Bibliografía CH, L. (29 de mayo de 2019). https://nanova.org/. Obtenido de https://nanova.org/noticias/2019/02/fullereno/ Instituto de Nanociencia, n. y. (s.f.). https://cienciaes.com. Obtenido de https://cienciaes.com/entrevistas/2014/02/12/fullerenos/ nanotec.es. (22 de diciembre de 2018). http://www.nanotec.es. Obtenido de http://www.nanotec.es/fullereno/ Santos, P. V. (21 de Abril de 2017). http://tics4aesomaimverin.blogspot.com. Obtenido de http://tics4aesomaimverin.blogspot.com/2017/04/caracteristicas-de-los-fullerenos.html spanish.alibaba.com. (17 de Agosto de 2019). https://spanish.alibaba.com. Obtenido de https://spanish.alibaba.com/g/price-fullerene.html Vargas, S. (8 de Junio de 2016). https://www.eltiempo.com. Obtenido de https://www.eltiempo.com/archivo/documento/CMS-16615153
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