Revista Conocimiento 60

www.conocimientoenlinea.com

Ingeniero Juan Celada Salmón, creador del hierro esponja.

Los materiales en la historia Rafael David Mercado Solís David Alejandro Díaz Romero Página 3 El vidrio como material Roberto Cabrera Llanos Alfredo Martínez Soto Página 9 Uso de nuevos aceros formables en la industria automotriz Rafael Colás Página 17

CONOCIMIENTO número 60. Monterrey, N. L., del 17 al 30 de agosto de 2007

Algunas aplicaciones de los plásticos en las industrias del empaque y automotriz Carlos A. Guerrero S. Virgilio A. González G. Página 21

La ciencia de los

Materiales

Plásticos comunes adquieren mayor valor a través de sus compósitos Jaime Bonilla Alejandra de la Vega Oyervides Página 25 Procesamiento de aleaciones aeroespaciales Octavio Covarrubias Alvarado Página 36 Materiales para la alta temperatura Jorge Alejandro Manríquez Frayre Página 44

Nanomatariales Miguel José Yacamán Eduardo Pérez Tijerina Sergio Mejía Rosales Página 51

Director Luis Eugenio Todd

Nanotubo

Presidente Ingeniero Juan Antonio González Aréchiga Director de Comunicación Social del Gobierno del Estado Licenciado Omar Cervantes Rodríguez Ingeniero Xavier Lozano Martínez M. C. Silvia Patricia Mora Castro Doctor Mario César Salinas Carmona Doctora Diana Reséndez Pérez Doctor Alan Castillo Rodríguez Ingeniero Jorge Mercado Salas Director del Programa Ciudad Internacional Del Conocimiento Ingeniero Antonio Zárate Negrón

Director General Doctor Luis Eugenio Todd Subdirector Licenciado Juan Roberto Zavala Director Editorial Félix Ramos Gamiño Secretario Editorial Maestro Rodrigo Soto Educación Profesor Ismael Vidales Delgado Ciencias Económicas y Sociales Doctor Jorge N. Valero Gil Ciencias Básicas y del Ambiente Doctor Juan Lauro Aguirre Desarrollo Urbano y Social Ingeniero Gabriel Todd Ciencias Médicas Doctor David Gómez Almaguer Ciencias Políticas y/o de Administración Pública Contador Público José Cárdenas Cavazos Ciencias de la Comunicación Doctora Patricia Liliana Cerda Pérez La Ciencia es Cultura Licenciado Jorge Pedraza e ingeniera Claudia Ordaz Educación Física y Deporte Doctor Óscar Salas Fraire Las Universidades y la Ciencia Doctor Mario César Salinas Redacción Licenciada Alma Trejo Licenciado Carlos Joloy Diseñador Licenciado Víctor Eduardo Armendáriz Ruiz Arte Gráfico Arquitecto Rafael Adame Doria Circulación y Administración Profesor Oliverio Anaya Rodríguez

LA

SUPERIOR PARA LA PUBLICACIÓN DE ARTÍCULOS Y NOTICIAS DE CARÁCTER CIENTÍFICO.

TELÉFONOS REDACCIÓN: 83 46 74 99 Y 83 46 73 51 info@conocimientoenlinea.com REGISTRO SOLICITADO PREVIAMENTE CON EL NOMBRE DE CONOCIMIENTO. EN LA

E

Con los temas:

En esta ocasión se habla de los grandes materiales, como el acero, el vidrio y la cerámica, pero también se ilustran las nuevas tendencias que tienen que ver con el acero y el plástico. Igualmente, se abordan las corrientes relacionadas con los nanotubos de carbón y con las nuevas concepciones de materiales dedicados a la computación y a la ilustración digital. Ésta es una nueva revolución.

• Sabiduría Mística • Avances Científicos en el Estudio de la Conciencia

Los nanomateriales representan un universo distinto, porque tienen que ver con concepciones diferentes de la vida, así como del hacer nuevas infraestructuras distintas de las fórmulas convencionales de los materiales clásicos.

En esta ocasión, se seleccionó este tema para hablar del pasado, el presente y el futuro de la materia que va a poder ser representada por lo que aquí se describe, que son fórmulas pragmáticas y convencionales de cómo se está modificando en la época actual la materia que originalmente fue clásica y sencilla, y que ahora, con los nanotubos se convierte en algo más difícil de analizar en el pensamiento normal convencional.

Aquí convergen personajes tan valiosos como los que inventaron el fierro esponja, pero también los que sueñan, como en las facultades de Ciencias FísicoMatemáticas e Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León y del Tecnológico de Monterrey, con ese nuevo mundo, que el que esto escribe llamaría “de la materia terciaria” y que incluye una expresión distinta de la materia, viéndola no sólo como resistencia, sino como una nueva expectativa a través de los nanomateriales.

Esperamos que esta edición cumpla su cometido de hacer surgir una inquietud acerca de la nanotecnología, que es la visión moderna de un nuevo universo.

conocimiento salud integral

PÁGINAS A LAS INSTITUCIONES DE EDUCACIÓN

LAS OPINIONES EXPRESADAS EN LOS ARTÍCULOS SON RESPONSABILIDAD EXCLUSIVA DE SUS AUTORES. SERVICIOS HUMANÍSTICOS DE ASISTENCIA ESPIRITUAL Y EMOCIONAL A.B.P.

ser

ser

sta edición está dedicada a los materiales. Los lectores podrían pensar que este tema es totalmente pragmático y sin ninguna ilustración filosófica, pero los nanomateriales tienen también un alma noble que representa un nuevo universo que desborda el interés monetario del liberalismo económico.

ser espiritualidad

CONOCIMIENTO ES EDITADA POR LA COORDINACIÓN DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE NUEVO LEÓN, Y ABRE SUS REVISTA

El espíritu de los materiales

25, 26 y 27 septiembre Pienso, luego existo DESCARTES Arena Monterrey

1596 a 1650

Monterrey N. L., México Hay tres universos: elwww.encuentroser.org de las estrellas, el de la Tierra www.superboletos.com y el del nanofirmamento.

Jardín de San Jerónimo 222 Col. San Jerónimo, Monterrey N. L. (81) 1365-9670 al 73

14/08/2007 15:05:30

Fórum

Ciencia y tecnología, derechos humanos, diversidad y salud, La ciencia de los materiales algunos de los temas que se abordarán www.conocimientoenlinea.com info@conocimientoenlinea.com durante el Fórum

ESPECTÁCULO EMBLEMÁTICO Con el Horno 3 como escenario, el espectáculo “La Fragua del Mundo” abrirá los trabajos del Fórum Universal de las Culturas Monterrey 2007, la tarde del 20 de septiembre. A casi un mes del arranque del evento, la ciudad se prepara con instalaciones y en la logística de la programación.

Número 60, del 17 al 30 de agosto de 2007

Materiales 3

Los materiales en la historia Doctor Rafael David Mercado Solís Doctor David Alejandro Díaz Romero

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“La Fragua del Mundo” constituye el Espectáculo Emblemático del Fórum Monterrey 2007 y se proyecta para ser uno de sus grandes atractivos permanentes del evento, explicó el creador Jorge Vargas.

El espectáculo no es sólo visual, sino que lleva un mensaje del Fórum como la universalidad del humano, indicó. En el montaje se invirtieron 25 millones de Materiales pesos. para la alta temperatura Doctor Jorge Alejandro Manríquez Frayre

BUSCAN LÍDERES DEL CAMBIO Magnetismo en nanopartículas ANUNCIAN PROPUESTA ESCÉNICA El Fórum Monterrey 2007, la EGADE del El vidrio como material Doctor Moisés Hinojosa Entre los eventos multidisciplinarios de quien está a cargo de los espectáculos “Las Tec de Monterrey y la empresa Syntony Ingeniero Roberto Cabrera Llanos Maestro Marco Antonio Garza Navarro las artesIngeniero escénicas destaca la presentación Niñas de la Guerra” y “Del Ombligo de la Quest invitan a participar como “Líder de Alfredo Martínez Soto de compañías teatrales de todo el mundo, Luna”.

Cambio”, a través deldecual se seleccionará Descubrimiento y manejo materiales, que lo mismo niños, jóvenes y a 100 Vidrio: disfrutarán un material histórico, el gran reto representantes de la humanidad de la comunidad adultos. Estos grupos artísticos enmarcarán Entre la oferta disponible estarán las Doctora regiomontana paraCerda que Pérez participen en los con nuevos usos revolucionarios Patricia Liliana Maestro en Jorge sus propuestas losLoredo ejes temáticos del presentaciones de Stockbridge Pipe Diálogos del Forum Monterrey 2007. El Actualidad yde futuro evento: diversidad cultural, conocimiento, Band, de Inglaterra; la Orquesta del Nanomatariales: reto y compromiso los Líderes de Minerales de fierro, materia prima para laPrincipado producción de Miguel Yacamán paz y sustentabilidad. deacero Asturias, de España; los Doctor Cambio esJosé dejar un legado de desarrollo Ingeniero Ricardo Viramontes Eduardo Pérez Tijerinaciudad.

Tambores Yamato, de Japón, y el Ballet Doctor y bienestar en nuestra Doctor Sergio Mejía Rosales En el evento que se realizará a partir del 20 Folclórico Nacional Bafona, de Chile, que Uso de nuevos aceros formables en la industria automotriz de septiembre, participarán 189 grupos; se presentarán en espacios como la Plaza Las personas seleccionadas recibirán Ingeniero Rafael Colás El material didáctico el 30 por ciento de ellos, mexicanos. 400 años del Museo de Historia Mexicana o Profesor capacitación y apoyo para que, durante Ismael Vidales Delgado De estos grupos, hay 17 españoles, en el Paseo Santa Lucía. el Fórum, emprendan un proyecto de Algunas aplicaciones de los plásticos en las industrias 14 franceses, seis yitalianos y de otros beneficio económico, social o ambiental del empaque automotriz La seda, un monopolio de siglos países, los cuales seA.presentarán en suClaudia comunidad.

Doctor Carlos Guerrero S. en 19 Meza puntualizó que quienes asistan al Ingeniera Ordaz Se busca un grupo A. González G. Carpa Fórum podrán presenciar gratuitamente compuesto por hombres y mujeres con espacios,Doctor comoVirgilio la Carpa Teatro, Títeres, Marionetas Acuáticas, Teatro de montajes de calidad internacional; en diferentes ocupaciones, capacidades y Plásticos comunes mayor valorescenarios como la Cineteca y el Auditorio preparación. Los requisitos son: residenlos Sentidos, Teatro de lasadquieren Artes, ubicados a través de sus compósitos dentro del Parque Fundiera; así como en el Luis Elizondo se cobrará en base a los ‘usos cia en la zona metropolitana de Monterrey Doctor Jaime Bonilla Aula Magna, el Auditorio Luis Elizondo y y costumbres’ del espacio con tarifas que o en cualquier otro municipio de Nuevo Ingeniera Alejandra de la Vega Oyervides en espacios públicos como el Paseo Santa varían entre 30 y 60 pesos.

León, disponibilidad para participar en Lucia, laPolímeros Plaza Zaragoza y la Plaza 400 En esos lugares, además, se realizarán un proceso de desarrollo de liderazgo y fármacos: una combinación ganadora Diálogos serán eje central años.

Maestro Jesús Ángel Valencia Gallegos conciertos, espectáculos masivos y teatro que incluye capacitación, sesiones de del Fórum de las Culturas callejero, así como los conciertos de aprendizaje e inclusión en los Diálogos Katzir Meza, de Expresiones “Latidos del Mundo” en que participarán del Forum de agosto de 2007 a marzo Cerámicadirector de alta tecnología Doctor Kanti Das Roy de la 35 grupos musicales. Las personas de 2008. La edad es entre 18 y 99 años de Culturales delTushar Fórum, habló programación de artes escénicas, junto interesadas en acudir a los eventos libres edad, con motivación e ideas para mejorar tecnológica de los materiales cerámicos registrarse previamente vía el entorno social y ambiental. con EberProspectiva Banda, del grupo “Rincón de la deberán el Tercer Milenio Palabra”;para César Tavera, de la “Carpa de electrónica, pues todos los accesos estarán Presentan libro de Monseñor Doctor Guadalupe Alan Castillo Rodríguez los Títeres”, y la maestra Araceli Guerrero, controlados.

Tapia Méndez sobre “Gonzalitos

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Fórum universal de las Culturas 2007 61

Cultura y Ciencia 63

Procesamiento de aleaciones aeroespaciales Doctor Octavio Covarrubias Alvarado Los interesados pueden registrarse en las oficinas del Fórum, en el Parque Fundidora, Avenida Fundidora y Adolfo Prieto, S/n, Col. Obrera, Monterrey, N.L., o enBiomateriales: el EGADE, encaracterísticas Avenida Fundadores y Rufino Tamayo, Col. Valle Oriente, San Pedro Garza García, N.L. Tels.: 8625-6188 y 8625-6170 o en y aplicaciones lideresdecambio@monterreyformum2007.org. Como requisito de asistencia es necesario el registro previo: vía electrónica a través de la página Doctor Zygmunt Haduch del Fórum; por medio de un Call Center que se abrirá, y en un módulo que se instalará próximamente en Cintermex.

Página 64 Doctor Marco A. L. Hernández-Rodríguez

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Ciencia

en la historia

Alma Trejo Carlos Joloy

Presentan libro de Monseñor Tapia Méndez sobre “Gonzalitos”

Cultura y ciencia Materiales

Los y materiales Cultura

LOS COMENTARISTAS Por su parte, el licenciado Jorge Pedraza Salinas destacó la importancia del sacerdote de origen michoacano, historiador, cronista de la Arquidiócesis de Monterrey, quien se ha dedicado puntualmente a estudiar importantes sucesos del siglo XIX en la entidad.

“Ha sido presidente de la Sociedad Seminario Cultura Mexicana, de la Asociación de Escritores de México, todo además de la labor religiosa.

Doctor Rafael David Mercado Solís

Profesor-investigador. Programa Doctoral en Ingeniería de Materiales FIME / UANL rmercado@gama.fime.uanl.mx

“La científica más importantes jamás humano a lo largo de su historia.

Retrato de del Cobre”, creadas [1, 2]. Sin lugar a dudas, Edad de Piedra”, “la Edad “Nicolás Rendón”, Edad del un ejercicio como éste nos permite “la Edad del Bronce” y “la realizado Hierro” son términos típicamente reflexionar acerca de la gran trasDoctor David Alejandro por Eligio EDICIÓN que CORREGIDA para cendencia han tenido los utilizados por los historiadores, Díaz Romero Fernández.

Y AUMENTADA materiales para el desarrollo del ser marcar cronológicamente la evolución En el evento efectuado el 1 de agosto en el Aula Magna del Centro Cultural Universitario Colegio Civil, ás de cuatro mil 200 profesiocon la presencia del gobernador José nales de la ciencia e ingeniería Natividad González Parás, y del rector de los materiales, provenientes de la UANL, José Antonio González de 68 países, se dieron cita en la reunión Treviño, fue presentada la segunda anual de The Minerals, Methods and edición, corregida y aumentada, de la n retrato de Nicolás Rendón, Materials Society 2007 (TMS, por sus obra que fue editada por primera vez realizado en 1911 por Eligio siglas en inglés), celebrada en Florida, hace más de 30 años.

Fernández, es la pieza del a principios de este año. Durante este mes de agosto que se exhibe en la importante evento, se dieron a conocer “José Eleuterio González es una de Pinacoteca de Nuevo León. los “Diez Momentos más Grandiosos las piezas fundamentales de nuestra de los Materiales en la Historia”, institución. En el marco de los festejos La señora Elvira Lozano de Todd, elegidos mediante una votación del 175 aniversario de la universidad, directora de la Pinacoteca, invitó al n la presentación del libro pública en Internet, a partir de una lista y de otra significación importante, público a apreciar esta obra, con la que Doctor José Eleuterio González, inicial de cien nominaciones. Dicha Benemérito de Nuevo obra la creación de la institución del también se conmemora el natalicio del lista iniciaba alrededor del añoLeón, 28000 Aureliano Tapia Mén- Colegio Civil, el cual cumple 150 pintor. a.C.,dee monseñor incursionaba progresivamente dez, editado por la UANL y el Centro años, coincide con poner en marcha el hacia tiempos modernos, postulando de Investigaciones Históricas de del Nuevo Centro Cultural Universitario”, señaló Fernández fue un notable artista eventos como el descubrimiento González Treviño. que dotó de retratos a las familias León, se insistió enenla 1985 trascendencia buckminsterfulereno y el regiomontanas pudientes del del protagonista, considerado una descubrimiento de los nanotubos En su mensaje, el gobernador dijo siglo XIX; también realizó cuadros destacada figura del siglo XIX. en 1991, avances científicos que no podía faltar a la presentación de temas religioso y urbano, así fundamentales para el desarrollo JosédeEleuterio González, “Gonzalitos”, de esta obra del padre Tapia, ya como trabajos diversos en el actual la nanotecnología. fue declarado Benemérito de Nuevo que aparte de ser su amigo, quería Teatro Juárez, el Templo del Roble y la León, y su nombre escrito con escuchar la obra de “Gonzalitos”, Parroquia del Sagrado Corazón.

Como resultado final deestá la votación, letras de oro en el Congreso Esta- un gran hombre, que tuvo entre el Momento más Grandioso dedellos do; fue considerado “Bienhechor de la otras misiones en la vida la de ser La Pinacoteca de Nuevo León Materiales en la Historia estuvo gobernador del Estado. recuerda a este pionero de la plástica humanidad”, “Patriota desinteresado”, a cargo del químico Ruso Dmitri nuevoleonesa. La Pinacoteca se ubica estudioso de la historia, amigo de las Mendeleev, quien en 1864 concibió la Al referirse a Tapia Méndez, presente en el Colegio Civil, Centro Cultural ciencias médicas, maestro y, en su primera clasificación de los elementos en la ceremonia, González Parás Universitario, situado en Washington la antigua de Ramos de honor, acuerdo con susHacienda propiedades y se convirtió en el Municipio Doctor lo calificó como un “pastor de y Juárez, en el centro de Monterrey. El características químicas.

La de Tabla González, son datos relevantes de su almas”, un hombre comprometido horario de visitas es de 10:00 a 20:00 Periódica de los Elementos de personalidad que se muestran en la de manera profunda con la historia horas de lunes a domingo. El martes Mendeleev constituye hoy en día una y particularmente la historia de permanece cerrado. La entrada es realizada por el padreLa Tabla Periódica de loscon Elementos de Mendeleev. de investigación las herramientas de referencia Nuevo León. libre.

Tapia.

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Exhibe la Pinacoteca pieza del mes

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Materiales Materiales

fronteras, y si alguien lo hacía, se le castigaba hasta con la muerte.

conceptos del procesamiento de materiales, aún vigentes en nuestros días.

Hasta el año 550, toda la seda tejida en Europa procedía de fibras asiáticas, pero cuentan –no está comprobado, porque hay otros mitos alrededor de su introducción en el viejo mundoque dos monjes arriesgaron su vida y se introdujeron en China, donde robaron semillas de morera y huevos de gusanos de seda para dar fin así a un monopolio de siglos, puesto que todavía a mediados del siglo XX sólo Japón y China producían cantidades importantes de seda.

Tan sólo durante la II Guerra Mundial, Japón acaparaba el 90 por ciento de la producción mundial de seda en bruto. Actualmente, la seda se cultiva en Japón, China, España, Francia, e Italia, aunque fibras artificiales han reemplazado el uso de la seda en gran parte de la industria de textiles. En la actualidad, la industria de la seda tiene un valor de 200 a 500 millones Malaquita mineral de cobre. de dólares anuales.

y, usando una aguja de disección o algo parecido, punzo cortante, se comienzan a juntar hebras. Cuando se encuentra una hebra que se despega fácilmente, se envuelve en un lápiz; varias hebras se combinan para hacer un hilo.

LA EDAD DEL COBRE Y LOS ORÍGENES DE LA METALURGIA (~5000 A.C.~1500 A.C.) El hombre neolítico descubrió que el cobre natural podía ser suavizado al calentarlo, y endurecido al deformarlo mediante martilleo. Debido a su versatilidad para ser trabajado y a su mayor durabilidad, el cobre desplazó progresivamente a la piedra y se posicionó como el material preferido por el hombre para la fabricación de herramientas y objetos ceremoniales.

Sin embargo, una vez que el cobre natural escaseó, el hombre se vio obligado a poner su atención en los metalesdecontenidos en Y losesminerales. prácticos fabricación. que la

seda, al igual que antaño, es símbolo Así, los antiguos habitantes Anatolia de estatus, de prestigio, de nivelde social; (hoy Turquía) y sus alrededores, es considerada, por muchos, una tela descubrieron que era posible extraer elegante, chic y sensual. cobre líquido si calentaban un mineral compuesto por óxido La seda, antes principalmente y después, representa de cobre: la malaquita.

Además, todo un modus vivendi, y con esto me notaron que el metal líquido extraído LA SEDICULTURA ¿QUÉ ES LA SEDA? refiero a que la seda acompañaba a presentaba gran La seda es la sustancia de consistencia A todo este proceso, en el mundo muchos chinos una en su vidafacilidad durante de vaciado en moldes conenformas vegetales, conchas, piel y hueso,las ser del hombre. de unatextil se le conoce como Sedicultura. viscosa formadaQuizá por se la trate proteína sucesivas dinastías, no sólo lo variadas.

De esta manera, el hombre para utilizarlos en la fabricación terminología un tanto somera; pero, llamada fibroína, que es segregada Se trata de algo así como tener relativo a su modo de vestir, sino que aquella en época inventó el forjado, de herramientas, ornamentos, tiempo, contundente, de bombix mori hasta que era de por al mismo las glándulas de ciertosparagranjitas empleada diversas disciplinas el recocido, la fundición, el moldeo vestido y para la construcción.

El poner de manifiesto que pocas cosas artrópodos; -la mariposa nocturna, se transformen en orugas, para luego artísticas: la literatura, la poesía, la y la la extracción hombrecuidadosamente del neolítico descubrió podrían estar mariposa tan ligadasdealla desarrollo bajo una quepintura, llamada también seda colocarlas esculturade y elmetales folclore.a partir (barro) con se ablandaba de lamori)civilización comoseloconoce están losgasala yarcilla alimentarlas hojas de al de minerales; en pocas palabras, (bómbix cuya oruga quehahoy conocemos como mezclarse con agua, y se endurecía materiales. seis alPorinventó comúnmente como gusano de seda. morera finamente picada durante ejemplo,lo se encontrado seda metalurgia. secarse.

Este ciclo de ablandamientoDicho artrópodo es originario de la semanas, y así presenciar el asombroso en forma de cuerdas de instrumentos endurecimiento se podía repetir una ymusicales, en el papel, ya que se LA China EDAD DE PIEDRAEste Y EL insecto HOMBRE espectáculo de ver subir a la oruga por India, y Japón.

LA EDAD BRONCE libros de otra vez al ir añadiendo agua.

Cuando PREHISTÓRICO (HASTA ~3000 A. C.) que la segrega la expulsa al exterior las ramas y fabricar el capullo durante presume queDEL existieron Y EL DESARROLLO DE LAS en un se introducían los bloques de arcilla El hombre de la Edad de Piedra, de manera continua por un orificio, 8 días con un hilo continuo. Suena un seda llamados boshu, limitados ALEACIONES (~2000 A.C. ~0) húmeda dentro de una hoguera por un inmerso en un ambiente hostil de y al contacto con el aire, se solidifica poco antinatural, pero la realidad es principio a los círculos intelectuales, el Por tercer milenio lector, antes de tiempo, éstos quedabanporHacia climas extremos yotra;determinado no hay modo de que sobreviva en animales forma desalvajes, fibra. Científicamente, su costo. eso, estimado nuestra era, se establecieron permanentemente endurecidos al terrenos desfavorables, tuvo que ser el gusano de seda es una oruga y no la mariposa de seda a no ser en será inevitable que cuando usted los primeros entre comunidades enfriarse y eran resistentes creativo e inventivo, Los gusanos de seda al seagua. han vista un práctico, gusano. La larva del gusano deparacautiverio. de seda,contactos esté vistiendo el lujo de humanas apartadas. propició lograr su propia supervivencia.

La seda alcanza una longitud de 7.5 cm. domesticado tanto, que ya no pueden una tradición milenaria Esto guardada en la apertura de nuevas rutas comerciales Figurines en forma de humanos piedra,tarda un elemento que 45 abunda independientemente en lay desecreto La pupa en formarse días. ensobrevivir por años en la muy lejana China para transportar los productos de la animales,especialmente tablillas, ladrillos, vasijaso quizás la superficie terrestre, fue el materialnaturaleza, desde que Durante ese periodo se va encerrando su mente repase, traviesa, la época, incluyendo los minerales y los y diversos ornamentos han sido más utilizado por el hombre primitivo, dentro de un capullo construido con perdieron su habilidad de volar. Todas leyenda de una niña que se enamoró metales, cuya posesión se fue convirencontrados en las montañas de quien desarrolló una gran destreza un hilo de seda continuo, el cual puede las poblaciones salvajes se encuentran de su caballo y que fue castigada por tiendopor poco poco en sinónimo de Moravia.de extinción. De todos los su padre para hasta crear 900 armas punzo-cortantes, alcanzar metros de largo. en proceso ese aamor malsano. poder, riqueza y bienestar. tales como cuchillos, arpones, flechas Un capullo consiste en un hilo único materiales textiles naturales, la seda Se predilecto, cree que estos defenderse de las914 bestiases mi pero alartefactos igual que fueron las quey lanzas, mide para aproximadamente producidos hace unos 30 -es mildecir años, y La ambición humana propició la y a la vez alimentarse de ellas. metros de largo. Se necesitan unos poblaciones de sus creadores, constituyen los hallazgos antiguos invasión entre pueblos, con el afán de de gusanos de seda-más también tres mil capullos para hacer una libra el número apoderarse deEducación, sus metales preciosos de utensilios de cerámica creados De igual manera, el hombre su Maestría en con Especialidad de seda. Para recolectar la seda de los se encuentra en vía de extinción, por porObtuvo en Literatura, por el Tecnológico de Monterrey; es de y de sus recursos naturales.

Uno el ser humano.

El hombre de esta prehistórico comenzó a explotar capullos, éstos se hierven, intactos, en su alto precio, porque cada vez más catedrática y escritora; forma parte por de la Sociedad los métodos escogidos el hombre época se encontraba frente a uno de los recursos naturales que se agua por cinco minutos, volteándolos hay materiales sintéticos producidos de Escritores de Nuevo León, y es autora del libro para lograr este fin fue la sus primeros inventos: la alfarería, encontraban Se a sacan su alcance, talesa bajo Caracolas. Actualmente escribe Paloma querida. precio, bajo procesos más la primitivo cuidadosamente. del agua como la madera, hojas, fibras cual a su vez dio origen a los primeros violencia. Sin embargo, los metales

Claudia Ordaz

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Fórum Materiales

Diálogos serán eje central del Fórum de las Culturas Cuchillo hecho de acero Damasco.

Por Alma Trejo entrado en 12 temas principales, la sección Diálogos del Fórum Universal de las Culturas, se constituye en el eje central sobre el que se articula el resto de los programas y actividades que se realizarán en Monterrey a partir del 20 de septiembre y durante 80 días.

C

El doctor Jorge Ángel Díaz, director de Diálogos, integró un equipo que planeó el contenido de cada semana temática, y en el que participan personalidades de talla internacional.

TEMAS DE LAS PRIMERAS SEMANAS La Semana “Ciencia y Tecnología” se realizará del 2 al 6 de octubre, con dos puntos principales: los derechos de autor y las patentes, a la vez que se expondrán temas sobre cómo debe ser entendido el pensamiento científico y las distintas formas de generar el entusiasmo en niños y jóvenes para que escojan este ámbito de trabajo, explicó el doctor Fernando Jaimes Pastrana, maestro investigador del Tec de Monterrey, y secretario técnico de Ciencia y Tecnología.

En la semana del 9 al 13 de octubre se discutirá el tema de los Recursos Naturales, bajo la perspectiva de la responsabilidad que los empresarios tienen en la conservación del medio ambiente, así como los mitos y realidades sobre temas vigentes como el calentamiento global, señaló el doctor Juan Manuel Alcocer, secretario técnico de este diálogo.

El doctor Francisco Javier Carrillo, secretario técnico de Desarrollo basado en el Conocimiento, dijo que el proyecto “Monterrey Ciudad Internacional del Conocimiento” será difundido, a la vez que se conocerán las experiencias de urbes ya consolidadas con esta clasificación o en vías de obtenerla.

Estos temas serán discutidos del 16 al 20 de octubre, periodo en el que también se

puros de la época, como el cobre, el oro y la plata resultaban demasiado suaves para ser empleados en la fabricación de armas de combate.

Evidentemente, en este punto de la historia, el espíritu bélico del ser humano alimentó a su espíritu innovador. Algunas sociedades de Medio Oriente descubrieron que al mezclar mineral de estaño y mineral de cobre, previo al proceso de fundición, el producto resultante presentaba ventajas significativas en relación con todos los metales conocidos hasta entonces.

Por ejemplo, el nuevo material era másEl fácil fundir quesecretario el cobretécnico y doctorde Hugo Barrera, de fluir la misma, con el doctor en geriatría podía más libremente dentro de informó queburbujas especialistas los Ricardo moldesSalinas, sin producirse los principales problemas de abordarán gas. Además, se endurecía más de salud pública, además de los avances rápidamente después de ser vaciado, de la biotecnología y el acceso universal y podía ser endurecido más a la medicina moderna. aún Se realizarán mediante el martilleo.

Los atributos 33 eventos con 62 ponentes de nueve del países, nuevointegrantes material, de hoy24 conocido organis-mos e instituciones locales, nacionales como bronce, lo convirtieron en el y extranjeras. metal idóneo para la fabricación de las armas que las sociedades necesitaban En la semana de Derechos humanos y para acrecentar su poderío económico Doctor Fernando Jaimes Pastrana. justicia se trabajará sobre aquellas agendas y político. el hombrea la que hoy De por esta hoy forma, están sustentando primitivo y sociedad descubrió, civil y que sedesarrolló refieren a justicia las técnicas que permiten internacional, a la violencia económica, realizará la Primera Cumbre de Ciudadesperfeccionó de género e intrafamiliar.

En esta semana metales con propiedades del Conocimiento, que consistirá en 50producir se ofrecerán propuestas sesiones sobre temas especializados,sustancialmente diferentesa aasuntos las demuy como lo es el ‘Caso con la participación de 180 ponentes,susconcretos constituyentes individuales;Cavallo’, es con la participación de la hija de una 100 de ellos extranjeros y 80 nacionales.decir, inventó las aleaciones.

persona que fue desaparecida y diferentes organizaciones se van a ligar en la lucha Además se entregará la primera edición del DELlaHIERRO contra violencia a nivel internacional. reconocimiento Most Admired KnowledgeEDAD A.C.~1950 D.C.) el tema de las También se tratará Cities (MAKCi), entre cuyas nominadas está(~1000 obligaciones estados, pordeel los hombre de laexplicó Edad se Monterrey, y que otorgan los especialistasYa conocido Declaración Universal del tema a las ciudades que muestran mayordel firmará Cobre, una el mineral de hierro era de Derechos Emergentes, formará una Red avance en desarrollo del conocimiento. comúnmente utilizado separa facilitar Iberoamericana de Derechos Humanos la obtención del cobre a partir de y emitirán dos manifiestos, uno sobre Con la idea de enriquecer la visión local con la pedagogía malaquita.en Durante el tema proceso este último y otro experiencias internacionales, se contará de fusión del cobre se obtiene un en destinado al derecho de la mujer a vivir con la participación de Cathy Garner y Pirjo deviolencia. escoria porosa que un mundo sin Stahle, promotores de este tipo de entidadessubproducto en sitios como Silicon Valley y Finlandia,consiste mayormente en hierro puro y Gloriade Ramírez, coordinadora general de así como representantes de ciudades endióxido silicio (sílice).

Al martillar Cátedra UNESCO de derechos humanos vías del desarrollo de conocimiento, comoestala escoria, era posible separar la de la UNAM y presidenta nacional de Bogotá y Guatemala. sílice del hierro. Sin embargo, por ser Derechos Humanos y secretaría general másdesuave que el bronce, que el hierro este Diálogo puntualizó durante el SALUD, DERECHOS HUMANOS puro se utilizó primordialmente en evento se emitirá la Declaración Universal Y DIVERSIDAD de Derechos Emergenes. ornamentos y objetos ceremoniales.

Durante la quinta semana de Diálogos, que se verificará del 23 al 27 de octubre, se doctor Víctor técnico analizará el tema de Cultura de la salud yAsí,El el hierro fueZúñiga, muy secretario escasamente de la Semana Identidad y Diversidad, calidad de vida, un gran reto en el que seutilizado hasta el advenimiento se realizará del 3 al 10 de noviembre, aborda desde diferentes aristas el aspectodel que“hierro bueno”, inventado señaló se analizaran las paradojas de la de la salud: desde las pesadillas que agobian (accidentalmente) en 1140 a. C. y postmodernidad: la ética, la migración a la humanidad contra los avances de la los hititas, que unasecivilización problemas suscitan en laque región ciencia en esta materia y la aspiracionalporlos del Mediterráneo. habitaba regiones de lo que hoy es meta de llegar a una “vejez exitosa”.

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Materiales Materiales

únicos materiales didácticos, etapa hititas mantuvieron queTurquía. tambiénLos tiene luces y sombras.por unos 200 años el secreto del “hierro Las luces provienen de docentes que bueno”, el cual consistía calentar prácticamente “daban vida yen magia” al el hierro dentro de un horno de carbón, pizarrón, y de autores que redactaron martillarjoyas la pieza para compactarla verdaderas literarias edificantes, y remover el óxido producido, alegres, divertidas; digamos Corazón, repitiendo procedimiento varias Diario de un elNiño, de Edmundo veces.

Durante el calentamiento D´Amicis. Las sombras provienen en horno, depizarrón, carbono se del el abuso quelosseátomos hizo del difundían hacia el interior del hierro, sometiéndolo a una monotonía ¡produciendo de bajo carbono! aberrante, y a laacero entrada de libros Nunca se descubrió que el de toda broza y laya, escritos carbono por era el responsable del “hierro bueno”, aficionados, sin aportaciones de sino hasta 1774 d.C. 3 mil años ninguna especie para la (¡casi enseñanza y después!).de los estudiantes. la formación

Puente de hierro.

Pero ¿por quésacó cambiar el bronce La escuela activa a los niños a por el hierro?

En primer lugar, observar la naturaleza, a regar las el hierro es más las abundante sobre la hortalizas, admirar flores, mojarse superficie terrestre (~5 por ciento) con la lluvia, acariciar los cachorros, en comparación cobre ppm) admirar las aves ycon ver el parir a las(~50 vacas.

El material didáctico debe ser diseñado para los alumnos, para que lo disfruten, lo y el estaño (~3 ppm).

En segundo Los niños sacudieron sus músculos; acaricien, lo transformen. lugar, el Medio Oriente y Europa del la sonrisa estaba permanente en fueron invadidasnopor “la en genteLlegó una etapa de síntesis, una etapa que no se ha ido, una etapa que recoge lo susEste rostros; el asombro cabía del mar” en 1200 a.

C., provocando sus ojos, y más de uno padeció la mejor de toda la historia de los materiales didácticos; pero agrega ingredientes que los picadura de hititas abejassey diseminaran hormigas, lapormuy importantes, como la producción de autoría infantil, el trabajo colaborativo, toda Europa.

Así, ely conocimiento irritación de la ortiguilla el gusano la investigación estudiantil, y el advenimiento de los servomecanismos, la tecnológico para producir el Máquina de vapor de Watt.

Producción de acero en la Edad Media. las TICs, la realidad virtual, la cuarta dimensión, y sabrá Dios cuánto quemador, o las rasgaduras en “hierro su robótica, bueno” se difundió rápidamente pantalón. Sin duda, una etapa gloriosa más esté por venir. época en la que el activa, comercio de en la una educación naturalista, del estaño se había interrumpido,MATERIAL DISEÑADO PARA LOS ALUMNOS alegre. ser publicado y divulgado por toda Es lo decir, los chinos de aquellos días dificultando así la producción de másAquí, importante es que el material didáctico, en ese enorme y maravilloso Europa de manera masiva.

Georgius no sólo inventaron el alto horno, bronce y facilitando la transición hacia rango que va desde el discurso sustancioso y artístico, hasta la robótica y EL POSITIVISMO DE COMTE Agricola, metalurgista extractivo el hierro fundido y la tecnología la era del hierro.

Augusto Comte metió el positivismo Enciclomedia, no se quede en las manos exclusivas del maestro. El material alemán,para sintetizó la información para producirlo, sino quepara también debe ser diseñado los alumnos, que toda lo disfruten, lo en las aulas; todo lo sometió a la didáctico disponible en cuanto a las prácticas inventaron los tratamientos térmicos PRODUCCIÓN DE HIERRO comprobación y a la experimentación; acaricien, lo transformen y hasta lo hagan pedazos si esto fuese necesario, metalúrgicas siglo de los ENque EL LEJANO ORIENTE demetales. un aprendizaje significativo y unmineras trabajo enyequipo, orientadodel hacia nada no tuviera este rigor podía en aras XVI en su libro De re metallica, Los avances más importantes en enseñarse en las escuelas. También proyectos sociales, con visión incluyente, de respeto a la diversidad y lejano de Por otra parte, la extracción de hierro publicado en 1532. Poco después, tecnología del hierro estacuanto etapaa la tiene claro-oscuros.

Lay ella discriminación. se reporta en el libro más antiguo de en 1540, el metalurgista italiano acero en esta época se verificaron en claridad la daba el método científico escribió la religión hinduista, el Rig Veda (1200 Vannoccio el Lejano Oriente, especialmente en qué sirvió la monumental enciclopedia Espasa-Calpe, Biringuccio guardada bajo llave exacto; dejaba atrás el dogma de fe y ¿Para un libro titulado De la pirotecnia, a.

C.).

Los pobladores de la India eran China y la India.

Los chinos imitaron la el discurso inspirado en la divinidad. en una vitrina de la Dirección escolar? ¿Para qué sirve la visita a un invernadero en el cual presentaba y discutía en la¿De producción del horas tecnologíasede los hititas, hastafuera llegar aqueespecialistas no se puede tocar? qué sirven cinco en un museo que no responde La oscuridad producía al dejar aspectos prácticos relacionados acero conocido como Wootz, el cual era desarrollar sus propios métodos, entre del currículo las ciencias no exactas, a la imaginación y la fantasía de los niños? ¿Para qué sirve un cuento en el que con la fundición de lossecuencias metales. Por la elaboración loslacuales destaca la pedagogía, invención dellos utilizado niños noen sean parte de élde y espadas les esté impedido cambiarle y elotra como historia, la propia parte, con la publicación de Della de una calidad altamente valorada alto horno.

El hierro líquido extraído la psicología, entre otras. Servía final? del mineral aeraciertos vaciadoregímenes en moldes, en aquella época, particularmente Scienza Mecánica, en 1593, Galileo enormemente abordó es porpoca primera el tema en el Medio Oriente. técnica de con lo cual nace el hierro en fundido. didáctico másEsta sofisticado y futurista cosa vez frente a un de gubernamentales sustentados el El material la resistencia de los materiales fabricación de espadas de acero fue Esta aleación, con mayor contenido de en orden y el progreso, pero dejaba de apasionado liberal que utiliza solamente su fervor y convicción de patriota desde un punto deen vista científico.

Sin lugar posteriormente adoptada por los que la elfe, acero, se funde aelunaun discurso vívido frente a sus alumnos.

Por ello, insisto, el hecho educativo ladocarbono el espíritu, la creatividad, dudas, esta de la historia de la sirios,confluir que lo Acero e a un renombraron docente apasionado ilustrado, un etapa alumno inquietante arte,temperatura el heroísmo.menor y puede llegar adebiera humanidad dejó en claro que el poner Damasco. poseer una mayor dureza. con preguntas e imaginación, un material didáctico que cobra vida en manos el conocimiento científico al alcance El material didáctico de la naturaleza de ambos. de las masas es tan importante como LA EUROPA MEDIEVAL Sin embargo, debido a su relativa fue sustituido por los laboratorios generar el conocimiento mismo. los chinos tuvieronseque Y LA DIFUSIÓN DEL de fragilidad, física, química y biología; CONOCIMIENTO idear técnicas paraavances brindarleenductiliprodujeron grandes la DE LA REVOLUCIÓN INDUSTRIAL (1300 D.C. - 1650 D.C.) dad al hierro fundido.

Esto lo lograban medicina, las matemáticas, la física, Es egresado de la Escuela Normal Superior “ProfesorAMoisés de la ciudad de Monterrey, con LOS Sáenz”, POLÍMEROS Gracias a la invención de la imprenta sometiendo el hierro a un proceso de química y biología… los poetas y los Especialidad enconocimiento Actividades Tecnológicas y Psicología, y Orientación Vocacional.Abraham Hizo su Maestría Darby en En Inglaterra, en 1450, el científico calentamiento por debajo de su punto artistas fueron relegados.

Pedagogía en la Escuela de Graduados de la propia Normal Superior. de fusión por un determinado tiempo. acerca de los materiales comenzó a descubrió que el coque podía ser

Ismael Vidales Delgado

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Materiales Materiales

La seda,

un monopolio de siglos Aleación de hierro nanoestructurada.

Crecimiento de nanotubos.

Mems.

utilizado en lugar del carbón para la como materiales estructurales en Charles Goodyear inventó el proceso obtención del hierro en alto horno. la construcción de puentes, lo cual, de vulcanización del hule mediante la Este descubrimiento trajo como aunado a la invención del concreto adición de azufre a alta temperatura. consecuencia que los costos de en 1755, facilitó las travesías comerproducción de hierro disminuyeran ciales entre las sociedades a lo largo Este material ha encontrado una considerablemente, y por lo tanto de nuevos canales de navegación y extensa aplicación en la fabricación, desde la invención del neumático, facilitó su producción a gran escala. carreteras. por el escocés John Dunlop, en 1888, Esto no sólo impactaría en la forma de producir hierro y acero en los En 1856, Henry Bessemer patentó trayendo consigo importantes avances años venideros, sino que cambiaría un nuevo proceso industrial para la en la industria del transporte. En la manera de vivir de la sociedad fabricación de altos volúmenes de 1879, Bouchardt produjo por primera Ingeniera Claudia Ordaz bajo costo, lo cual permitió vez un polímero de isopreno mediante para siempre: del eran los alboresdede la acero /a ITESM Catederática Departamento Comunicación avances significativos en el transporte ensayos de laboratorio. Se cree que Revolución Industrial. cordaz@itesm.mx y la construcción. Pocos años después, éste fue el primer hule sintético. uenta leyenda el llamado gustan de Sorby la fantasía1863, Henry utilizóque poruna Todas éstas son, por supuesto, Hacia finales della siglo XVIII,que la mano del en que ya que su origen tuvo Emperador Amarillo, Huang Ti, muchacha se enamoró de su caballo.

SIGLO XXchinas, Y LA INGENIERÍA hombre trabajador se vio desplazada primera vez la microscopía con luz EL leyendas en la nación de la Gran Muralla. le dijo a su Ling Shipara Su revelar padre, enfadado, mandó matarlos DElugar LOS MATERIALES la microestructura del por las máquinas, lasesposa cualesHsi estaban Suantes nacimiento se remonta al siglo que fueracasi a latotalmente morera a ver era laacero. a ambos y colgar de un árbol a su hija,Poco de la llegada del siglo XX,XIII, construidas de cuál hierro. cuando la seda empezó a tejerse en el plaga que había en ella. envuelta en la piel del animal.

Charles Martin Hall había inventado la Este hecho empujó los límites de la país del sol naciente, proceso que hule ya era un material reducción electrolítica de la alúmina se metalurgia hacia nuevos horizontes. Por El mantenido durante vioelque el árbol estaba lleno Al poco tiempo, se por transformaron aluminio; Pierre en y secreto Marie Curie utilizado los pueblos enen había otroElla lado, extensivo desarrollo de la deampliamente 30 siglos.

Sólo hasta el año 300 d. C. capullitos blancos con un gusanito un gusano que hilaba su capullo, del minería dio origen a los nuevos medios mesoamericanos. Sin embargo, no fue habían descubierto la radioactividad, fue conocido por Japón, y luego dentro.

Uno de estos capullos cayó que, al abrirse, emergió la muchacha, de transporte como el ferrocarril y los sino hasta inicios del siglo XIX cuando y William Roberts-Austen habíapor la India. elY diagrama es que en estaba en su taza de atévapor. y ellaEl descubrió de nuevo. Cogió seda delconstruido deChina equilibrio comercializaron los la primeros barcos impulsados hierro se viva prohibido losy el gusanos cómo, el calor, un ahilo sin fin seproductos capullo,delahule vendió en el En mercado, entre sacar el hierro carbono.o las en Europa.

1839, yde fases y el aceropor comenzaron utilizarse semillas de la morera fuera de sus desprendía de él. Cuentan otros -los nunca más se volvió a saber de ella.

C

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Materiales Materiales

al Laboratorio está conformado por Talinvestigadores vez ningunoque decultivan ellos se podía de tamaño diminuto. Motores y grado de sofisticación que ha cinco áreas siquiera imaginar lo que el nuevo siglo mecanismos nanométricos son los alcanzado cada pueblo. El alquimista tanto teóricas como experimentales. El significaría paraactualmente el progreso de nuestra primeros ejemplos del potencial contemporáneo ya no está solamente grupo de trabajo cuenta uso de esta nueva tecnología. experimentando en el laboratorio; graciasdela posgrado los materiales. concivilización ocho estudiantes en Las siguientes generaciones de ahora, los materiales son “diseñados” Incluso el acero, inventado varios Ingeniería Física Industrial (programa procesadores de información se y preconcebidos utilizando simumiles de años atrás, sería capaz de que forma parte del Padrón Nacional de adaptarse a desarrollan los tiempossus modernos Posgrados) que temas y verán beneficiadas por la aplicación laciones por computadora y aplicando teorías de las ciencias básicas. El de la nanotecnología. nuevos y aplicaciones. de encontrar tesis, y con tresusos estudiantes de alquimista de nuestros tiempos se licenciatura en física. Cada estudiante dedica a unir la física y la química COMENTARIOS FINALES Por ejemplo, apenas recientemente graduado que realiza su tesis en la parEn este breve repaso de la historia para engendrar la teoría de los se ha reportado la producción te experimental es el responsable de la de las primeras aleaciones nano- de los materiales, hemos seguido materiales. Nos encontramos ante síntesis de las nanoestructuras, tanto estructuradas de hierro por métodos químicos como físicos,con la evolución de diversas sociedades el inicio de una nueva era de la resistencias con comparables a las de humanas. La historia muestra cómo humanidad; los nuevos materiales en coordinación los investigadores de carbono del los LNN,nanotubos y de la caracterización por[3]. las Es los pueblos que no invirtieron en y las tecnologías para obtenerlos claro que durante el siglo XX se el desarrollo de nuevos productos nos obligan a pensar en el futuro de diversas técnicas antes descritas. aceleró significativamente el ritmo del fueron dominados y subyugados por nuestra sociedad. ¿Queremos ser una desarrollo tecnológico en todos los aquéllos que sí lo hicieron. De manera sociedad que genere conocimiento Adicionalmente, los estudiantes conocimiento.

En lo que similar, los pueblos que invirtieron y tecnología, o queremos ser una de campos pregradodelasociados al proyecto a los materiales se refiere, sería poco en investigación y desarrollo no sólo sociedad que la consuma? ¿Queremos auxilian específicamente en la parte práctico enumerar todos los eventos de síntesis o simulación, dependiendoque dominaron a los demás, sino que ser una sociedad con un destino autosuficiente o queremos también lograron su propio desarrollo importante presentando resultados en congreso, en ser una de contribuyeron la vertiente de de susmanera tesis. La parte Estudiantes económico y enriquecimiento cultural. sociedad subordinada a las naciones para lograry cálculos el nivelpor deDFT desarrollo de simulación está Puebla.

La majestuosidad de sus monumentos generadoras de conocimiento? ¿Domiactual; sin embargo, destacar a cargo principalmente delcabe titular del históricos son una medida del naremos o seremos dominados? los siguientes: el descubrimiento de LDM, y de los estudiantes de posgrado la difracción de los cristales de rayos con experiencia en cálculos teóricos.

X; el descubrimiento de las cadenasde pregrado (nivel licenciatura), diez nivel mundialmente en el área de la del invención del PVC; laestudiantes de posgrado y un número nanotecnología.

Lospoliméricas; investigadores grupo son: invención de las superaleaciones; elvariable de estudiantes y profesores desarrollo de las cintas magnéticas; lavisitantes. El grupo del doctor Yacamán También colabora con el LNN el grupo Parte experimental: creación del microscopio está principalmente involucrado en la del doctor Sergio Fuentes Moyado, del • Doctor . Eduardo Pérez: Síntesiselectrónico; por el desarrollo del nylon; el desarrollosíntesis deOriginario de Monterrey,por NuevométoLeón, es ingeniero mecánico electricista, graduado de con la Universidad CCMC-UNAM, que contribuye su nanopartículas métodos físicos, caracterización.

Autónoma de Nuevo León en 1998, y doctor en Ingeniería Mecánica por la Universidad de Sheffield, Reino de Manuel los García: superconductores, eldos químicos, experiencia en la caracterización de y en la caracterización • Doctor Síntesis por Unido, en 2002. De 2002 a 2003, realizó trabajos de investigación posdoctoral en el Departamento de transistor, MEMS, las aleacionespor microscopía propiedades catalíticas. electrónica, en la que métodos físicos,los caracterización.

Ingeniería de Materiales de la Universidad de Sheffield.

Actualmente es profesor-investigador en el Programa bio-compatibles, las aleaciones con en Ingeniería dede Materiales de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Es el grupo Doctoral es considerado primer • Doctor Carlos Luna: Síntesis por memoria de forma, la fibra óptica, los miembro del Sistema Nacional de Investigadores. métodos químicos, caracterización. nanomateriales, etcétera.

En resumen, • Doctor Raquel Mendoza: Síntesis por el hombre del caracterización. siglo XX fue capaz no métodos químicos, sólo de “encontrar usos para cada material, Parte teórica: sino de diseñar y sintetizar los adecuados para Doctorado en Ciencias por la UNAM en 1973. Investigador del Instituto de Física de la UNAM de 1969 a 1979; • Doctormateriales Sergio Mejía:más Cálculos por Nació en la Ciudad de México, y cursó sus estudios de licenciatura en la UANL, graduándose de la carrera los nuevos requerimientos.

Hoy se ha ocupado otros importantes cargos a lo largo de su vida profesional, como director adjunto del CONACYT de Ingeniero en Control y Computación en 1996. Cursó la Maestría en Ciencias de la Ingeniería Eléctrica con Dinámica Molecular y DFT. y director del Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares. Es también miembro del Sistema especifican las características del (1991-1995) especialidad en Control, y se tituló en el año 2000. Sostuvo recientemente su examen de doctorado por lo que Nacional de Investigadores, Nivel III. en diciembre de este año se le conferirá el grado de Doctor en Ciencias del Control Automático y Sistemas por material necesario para una aplicación la Universidad de Sheffield, Reino Unido. dada y después se fabrica” [4]. Esto IMPORTANCIA DE LA es precisamente la Ingeniería de los COLABORACIÓN INTERNACIONAL La Materiales. cooperación internacional es por

Rafael David Mercado Solís

uel JoséDíaYacamán David Mi Alegjandro z Romero

demás necesaria y complementaria, se contribución han presentado ya En queaños se recientes, requiere la nuevos retos científicos de todas las partes: ningún ante grupo los ojostodas de lalas humanidad.

El deseo posee herramientas y las de conquistar el espacio sigue vigente habilidades por sí mismo. A nivel en el hombre moderno.

Hoy, más internacional está involucrado conque nunca, explora la posibilidad el LNN el se grupo del doctor Miguel de construir estructuras híbridas del como José Yacamán, investigador los bio-sensores, para beneficio International Center for Advanced del cuerpo The humano.

La famosa imagen Materials, University of Texas at de la IBM formada con átomos Austin. El grupo del doctor Yacamán de nos plantea las estudiantes bases para la estáXenón conformado por siete creación de estructuras más complejas

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Eduardo Pérez Tijerina

Es físico por la Universidad de Baja California (UABC). Tiene una Maestría y un Doctorado en Física de Materiales, ambos grados académicos de un programa conjunto de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) y el Centro de Investigación Científica y Educación Superior de Ensenada (CICESE).

Referencias

Sergio Mejía Rosales

[1] J.J. Robinson, You Voted, We Counted: The 50 Greatest Moments in Materials, Part I: Nos. 50Vol.de 59,1970 No. en 2, February 2007, pp.

Nació 11, el 22JOM, de junio Torreón, Coahuila.

Es14-15 ingeniero físico industrial, egresado del Tecnológico de [2] J.J.Tiene Robinson, You Voted, WeenCounted: 50 ambos Greatest in Materials, Part Nos. Monterrey.

Maestría y Doctorado Ciencias The (física) porMoments la Universidad Autónoma de II: San Luis 1-10, JOM, Vol. 59, No. 3, March 2007, pp.

14-19 Potosí y realizó una estancia post doctoral en la Universidad de Houston, Estados Unidos. Durante su carrera [3] http://www.msm.cam.ac.uk/phase-trans/2005/bulk.html ha impartido clases en diferentes instituciones.

[4] Antonio Alonso C, prólogo en: G. Aguilar Sahagún, El hombre y los materiales, Fondo de Cultura Económica, 1995, p. 9.

Materiales Materiales

El vidrio DIDÁCTICO EL MATERIAL

como material Ingeniero Roberto Cabrera Llanos

Tecnólogo nivel maestro, responsable del área de I y D de Formulación y Fundición de Vidrio Dirección de Tecnología Central de VITRO

Pieza de vidrio de fabricación manual.

Cortesía Vitro Global Design

Ingeniero Alfredo Martínez Soto Tecnólogo nivel maestro, responsable del área de I y D de Otros Procesos Vidrio Dirección de Tecnología Central de

VITRO molin@vitro.com

E

l vidrio se forma principalmente de cuatro tipos de componentes: los óxidos formadores de vidrio, óxidos fundentes, óxidos modificadores y óxidos estabilizantes.

El óxido de silicio es el componente formador de vidrio de mayor uso industrial, por su abundancia en la naturaleza, bajo costo y facilidad de formar una red vítrea después de su fusión y enfriamiento.

Sin embargo, existen otros óxidos formadores, tales como el de boro, fósforo, arsénico y antimonio. Adicionalmente, los vidrios especiales utilizan como formadores óxidos de germanio y vanadio, utilizados en aplicaciones tales como lentes ópticos para radiación láser.

Profesor Ismael Vidales Delgado El vidrio forma en proceso de Directorse Académico delel CECyTENL ividales@att.net.mx fusión, y las principales materias primas empleadas del vidrio sódicoenseñanza formalcal o informal cálcico ason arena sílica, y soda, se sustenta en la relación de empalas cuales se funden en hornos a tía creada el que enseña y el temperaturas de entre 1500°C, y mediante aprende. Esta relación requiere un queenfriamiento controlado, se de un contenido; es decir, el qué enseñar, forma un líquido sub-enfriado de las semeja ingenia para unay cada alta enseñador viscosidad, seque el crear o utilizarde unun método, comportamiento sólido.y junto con él, el material didáctico.

L

La experiencia más simple de enseñanza-aprendizaje cuenta solamente con: el que enseña, el que aprende, el objeto que se ha de enseñar, una metodología y el recurso expositivo, que, ejercido con maestría, tiene posibilidades extraordinarias. Caben aquí, como ejemplos, los grandes predicadores, los conferenciantes magistrales, los maestros apasionados con su

tema. Sin embargo, al generalizarse la pura exposición como recurso didáctico, y careciendo de habilidades y conocimientos los enseñadores, dieron al traste con este recurso, e instauraron en las aulas una etapa de exposición aburrida y dogmática.

LUCES Y SOMBRAS A la etapa expositiva siguió la del pizarrón y el libro de texto como

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Materiales Materiales sión en el tamaño. Las partículas sintetizadas con este sistema serán estudiadas tanto en sus propiedades bactericidas y antivirales así como en su potencial aplicación en celdas de combustible y catalizadores.

• Sistema de erosión iónica: Con el equipo se desarrollarán nuevos materiales en forma de capas delgadas de unas cuántas filas atómicas de grosor.

Simulación por dinámica molecular de un fullereno de carbón.

• Microscopio electrónico de Transmisión TEm/STEM Jeol200 CX: equipado con técnicas de análisis: EDX, EELS, Retrodispersados, EBIC y Holders: single tilt holder, double tilt holder, tilt-rotation PROPIEDADES DEL VIDRIO holder, Cold Holder, Heater Holder, EBIC Como material, el vidrio ofrece una Holder.

Gracias a los vertiginosos avances en las técnicas computacionales para el cálculo de propiedades, simulación, y costosos recipientes de vidrio hacia Sir Flinders Petrie. Las primerasvisualización de sistemas moleculares, Mediterráneo occidental y oriente manufacturas de objetos datan delestaelárea ha venido incrementando su llegando hasta la India. En el siglo II resistencia teórica mayor a la del año 2500 a. C., en Siria, en la regiónimportancia en medicina, industria, a. C., setecnológico, inventa en ySidón la básica. caña para del Eufrates, donde se desarrollódesarrollo acero; es decir, de 14de GPa. Sin embargo, ciencia • Microscopio electrónico barrido Jeol soplar el vidrio. una artesanía avanzada en diversos las aplicaciones actuales, tales como Con la infraestructura del LDM es 5300 de bajo vacío, equipado con EDX. los envases y el vidrio de ventanas, objetos. La fabricación de vidrio huecoposible realizar la construcción de moEsta técnica de fuepropiedades una verdadera presentan solamente el 0.5 por inicia hacia el año 1500 a. C., en Egiptodelos y predicción de • Detector de cátodo-luminiscencia innovación revolucionaria en los durante el reinado de Tutmés III, ciento de su resistencia teórica, y las estructuras cristalinas y no cristalinas; en modo imagen y espectroscopía (de métodos formado,principios que se mantienen donde formaban objetos mediante elcálculos fibras ópticas, porde primeros por manufactura propia).hasta un 5 por ciento. hasta nuestros días la elaboración Sin embargo, propiedades como la proceso de núcleo de arena, imitandopseudopotenciales de para ondas planas; de botellas.deElestructuras uso de la caña trajo la transparencia, el brillo y suderesistencia las vasijas de arcilla elaboradas enoptimización a través • Microscopio Electrónico Auger Estructuras de oro Durante con distintas mejora de la calidad del vidrio, debido ese tiempo. ese tiempo se al intemperismo y rayado lo hacen ser de mecánica molecular, usando Barrido Phi 595, equipado con un cañón geometrías. al requerimiento de temperaturas desarrolló también el prensado en un material único. algoritmos genéticos; simulacionesmás de Argón para análisis en profundidad. altas para y se caliente, de la artesaníaatomísticas consoplar, modelos dedesarrollaron potencianivel atómicoheredado y molecular, a través mejores hornos que los los egipcios. cerámica, así como el arte del tallado La primera forma natural conocida de técnicas de simulaciones y cálculo les mecánico-clásicos ende distintos • Microscopio de Fuerza Atómica y Efecto En Siria, hacia el siglo I, se empiezan en vidrio con fines decorativos, tales del vidrio desde la prehistoria fue de numérico basados en principios ensambles estadísticos; cálculo Túnel Veeco CP con modos de contacto y a hacer los primeros vidrios planos como el vidrio de mosaico o “mil la obsidiana, localizada en las zonas físicos. El LDM trabaja en estrecha propiedades y simulación de procesos no contacto. ventanas a partir una corona flores”. El vidrio se exportó volcánicas, la cual se presentabacolaboración técnicas de Teoría dedeFuncional con elegipcio Laboratorio de aporpara extendida, iniciando una producción países como Siria y Palestina, y hacia el como una roca compacta, en bloques Nanociencias y Nanotecnología. El de la Densidad; simulaciones de a • Espectrofotómetro Uv-Visible Beckman mayormesoscópicos, escala. mediterráneo, a Grecia, y Chipre,sistemas redondeados, translúcidos y de color considerando propósito del LDM es Creta contribuir, Du640 190-1100 nm. reduciendo la producción en Egipto. gris oscuro. Con ésta se fabricarona través de sus investigaciones y fluctuaciones hidrodinámicas, simulaDurante la Edad Media, el ambiente diferentes utensilios de coexistencia de fases por LABORATORIO DE DISEÑO domésticos,actividades, en la conexión entre los ciones receloso y de misterio rodeado TÉCNICA DEL SOPLADO hachas y puntas de lanza.

Carlo de enfoques teóricos y experimentales medio del algoritmo de Monte MOLECULAR la industria Hacia el año 500 a. C., florece el ensamble desarrolló de Gibas; ajuste de el estudio de estructura y laen alquimistas, El Laboratorio de Diseño Molecular para vidriera de Venecia.

Durante artesanía vidriera fenicia.

El importante El vidriado más antiguo procede de (LDM) es un laboratorio para el estudio propiedades de sistemas de escalas potenciales; simulación de difracción ese tiempo, fórmulas ysimulación secretos de desarrolloy comercial de los puertosde rayos Egipto, haciafísicas el añode12,000 a. C., X y las de electrones; microscópicas. de propiedades sistemas a yanoscópicas fue descubierto por el arqueólogo fenicios favoreció la exportación de fabricación se transmitían de unas

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Materiales Materiales

generaciones a otras, y constituían una herencia confidencial y valiosa.

Durante el siglo XIII, la industria vidriera de Venecia llegó a ser la más importante, y los maestros vidrieros fueron objeto de privilegios y títulos de nobleza. Otro caso notable es el de los vidrieros germanos, quienes, refugiados en los bosques, mantuvieron su aislamiento y desarrollaron un estilo propio.

En los siglos XVII y XVIII se afianza la industria mundial del vidrio. Uno de los factores fue la divulgación del conocimiento, principalmente de los venecianos, a través de los primeros tratados. En 1612, aparece la obra Arte Vitraria, del florentino Antonio Neri, la cual fue traducida a varios idiomas y producida en 21 ediciones.

Dicha obra, además del conocimiento, establece un criterio sistemático y los fundamentos de la tecnología.

electrónicos de fullereno de carbón, calculados por métodos cuánticos.

En Orbitales 1609, se establece la primera fábrica de vidrio en América, en el etcétera, son el resultado de toda una revolucionó la industria de su época, estado de Virginia, Estados Unidos. historia de acontecimientos entre y que consiste en un tanque de estaño •2 estaciones trabajosedealimenta procesador Sobre eldeestaño En 1611, en Inglaterra, se empieza arte y ciencia, que han dado vida a la fundido. de microscopía electrónica de transIntel Pentium D930 Dual Core, 3GHz, una capa de vidrio fundido, que se2Gb a utilizar en gran escala el carbón industria del vidrio actual. misión; simulación de procesos de de RAM. desparrama mientras se enfría hasta como principal combustible para la adsorción medio delpermitió algoritmoEl proceso de formado de artículos la temperatura •2 estaciones de de trabajo salida, Silicon que esGraphics de fabricación de por vidrio, lo que de Monte Carlo en el ensamble Gran Octane/Indigo 2 o de vidrio es como sigue: una vez alrededor de 600 C. También se forma alcanzar temperaturas más elevadas.

Canónico; estimación de propiedadesfundido el vidrio, se acondiciona; vidrio •Varias computadoras plano mediante personales el procesoPentium de de polímeros, usando métodos 4 y AMD Athlon, Linux Y Windows OS. es decir, se asegura que llegue a la rolado, que consiste en pasar DESARROLLO el vidrio y semiempíricos; indexa-etapa de formado con una viscosidad, fundido •Equipo escaneo, que impresión, DE empíricos INSTRUMENTOS ÓPTICOS entrede dos rodillos, pueden y ción de resultados experimentales de conectividad.

A mediados del siglo XIX se desarrollan composición, temperatura y en tener un grabado superficial, que se patrones deópticos difracción; •Literatura instrumentos que predicción requerían degeneral, propiedades uniformes. transfiere al Especializada. vidrio, para producir estructuras cristalográficas estables Software Especializado.

El LDM de vidrio de alta calidad, tales como vidrios translúcidos. y metaestables de compuestos, cuenta con el siguiente software para refractómetros, polariscopios, inter- yEl rango de viscosidad que debe tener visualización de alta resolución deel vidrio para formarse es η; 103 < η> Un proceso simulaciones cuánticas, ferómetros, etcétera.

La contribución más esclásicas, el estirado vertical, y Celda convencional de Schuarzita G6BAL estructuras moleculares estáticas y visualización: dPa-s.

Lo que implica alimentar que consiste en un tanque de vidrio más valiosa fue la del científico Otto 106y sus proyecciones. animadas.

Accelrys Modeling Schott y del físico Ernst Abbe, en el vidrio a la estación de formado a fundido, delMS que mediante un rodillo DL_POLY ,ESP,SimulaTEM ,VMD estudios de nuevos vidrios y sistemas 1000ºC aproximadamente y enfriarlo se estira el vidrio y simultáneamente Hardware.

Actualmente se cuenta ,XMD,OOPSE ,GULP,RASTOP,POVRAY ópticos. Un factor adicional importante hasta alrededor de 600ºC. se enfría. enellas instalaciones del Laboratorio MacHREM para desarrollo de la industria del de Diseño Molecular con equipo vidrio en el siglo XIX e inicios del PRODUCCIÓN MASIVA Máquina IS de 8 secciones triple puede utilizarse para preparar, INVESTIGADORES ESTUDIANTES XX que fue la Revolución Industrial, que El formado puede hacerse manual- cavidad.

Cortesía Vitro YGlobal Design compilar y utilizar los programas Las investigaciones se vidrio realizarán exigía la producción a gran escala para mente, como ocurre con piezas de La producción en envases de se y algoritmos especializados de primordialmente en las instalaciones aplicaciones cada vez más numerosas arte o cuando se trata de procesos realiza principalmente con la máquina simulación y cálculos cuánticos, y paraartesanales; sin embargo, el impacto IS, que del está Laboratorio de por Nanociencias y de mayor calidad, lo que impulsó, compuesta secciones y propósitos visualizacióndey análisis (LNN), a cargoEl del entre otras, ladeproducción este económico del vidrio se da mediante queNanotecnología operan independientemente. de resultados. doctorde Eduardo la producción masiva, para la cual se formado material. envases sePérez realizaTijerina, en dos y del Laboratorio de Diseño Molecular mencionan a continuación los más etapas.

(LDM), a cargo del doctor Sergio •Cluster Beowulf de cantidad 9 nodos, 17importantes.

Hacia nuestros días,Linux la gran Mejía Rosales, ambosuna parte de la AMD Opteron 2 Gb de de procesadores vidrios, tales como de 248, ventana, En la primera se produce preforplanta de profesores-investigadores RAM por nodo. lentes ópticos, recipientes resistentes La producción de vidrio plano se ma o forma intermedia (puede ser de lao prensada) Facultad de FísicoEstación de trabajo de 2 procesadores a •1diversos químicos, vidrios hace principalmente mediante el soplada y enCiencias la segunda, Matemáticas, Universidad Autónoma AMD Opteron 248, 2 Gb de RAM. fotocrómicos, fotocatalíticos, fibras proceso de flotado, desarrollado por la preforma se lleva a la forma final de Nuevo León de(FCFM-UANL).

El •2 estaciones trabajo de procesadorSir Estructura de Au13, optimizada Alastair Pilkington en 1959,por que mediante ópticas para de telecomunicaciones, un proceso soplado. cálculos cuánticos. grupo de investigadores asociados AMD Athlon64 3200+, 1Gb de RAM.

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Materiales Materiales

resolver problemas prácticos, Las máquinas que producen lospara compresión en la superficie y de la superficie del vidrio conductora como en objetivo crear manipu- del eléctrica para aplicar calor y mantener artículos de cristalería más económicostiene tensión el centro dely espesor estructuras a niveleshacen atómicos son las prensas directas, en las cualeslar vidrio.

Estos esfuerzos al vidrio la visibilidad. y moleculares.

La nanotecnología el vidrio se alimenta a una estación más resistente a la rotura, pero no desarrollado tan rápidamente, de una máquina giratoria. Para recibirse ha pueden ser cortados posteriormente. Si se busca que el vidrio no se ya procesos se tiene una gran cantidad una gota de vidrio, para prensar elqueHay de templado químico, empañe, como es el caso de lentes, aplicaciones en intercambiar áreas como iones la espejos, parabrisas, etcétera, a la vidrio y para sacarlo, la máquinade que consiste en ingeniería electrónica de precisión, los hace secuencias de giro-paro. Por este de sodio del vidrio, por iones de superficie se le imparten propiedades la biomedicina. proceso se pueden fabricar platos,electrodomésticos, potasio de una ysal en solución. Este anti-empañantes. La tecnología está vasos, tazas, tarros, etcétera. Hay otras proceso se aplica a vidrios de alto en busca de dar al vidrio mayores interés que han provocado funciones, vía recubrimientos y/o máquinas que se llaman de moldeEl enorme valor agregado. las nanoestructuras se debe en gran tratamientos. empastado, en que se distinguen tres a que una sus vez propiedades etapas: en la primera, se producemedida Las piezas, recocidas,físicas se pintan ser muy distintas las queque Por ser la industria del vidrio de mediante prensado una pastilla depueden o decoran con una pastade cerámica, moléculas formadas por La alto consumo de energía, su futuro computadora quesegunda, permitenla predecir vidrio; en la pastilla sepresentan puede ser de diferentes colores. el mismo tipo de elementos.

Así, una las propiedades de las nanoestructuras sostiene con un aro, lo que ocasiona pasta se puede aplicar por serigrafía está ligado a los mercados de de por nanoestructuras lascalcomanía. propiedadesUna másvez interesantes y complementar y validar resulta- ende ó combustibles, lo que la actividad que el vidrio del centro los se cuelgue; aplicada, sePropiedades y bimetálicas.

En el los es temperatura la absorcióna lamonometálicas dosladetercera los estudios futura se orientará a reducir etapa,experimentales. un molde con pastade las llevananopartículas el artículo a una se realizade unenergia estudioen sistemático a pasta longitudes de se onda muy enLNN consumos los procesos de madera humedecida encierra a laóptica que la cerámica convierte a través las de lafuentes síntesis de puede variarunsegún El preforma Laboratorio de en Nanociencias y específicas, y a diversificar lograda la etapa anterior, vidrio de que color.

Mediante procesoy exhaustivo, nanopartículas metálicas y de la en nanopartícula.

Este de energía.

Nanotecnología la FCFM un el tamaño y se realiza elde soplo que daes la forma de inmersión ácidos, los artículos puede ser matearse explotado para laboratorio dedicado a la del síntesis, final al artículo.

Después formadoefecto de vidrio pueden ya sea totalbimetálicas, y de su caracterización diversas técnicas experimentales sensores ópticos caracterización, y usos delomateriales regulaciones de energía en se cortan excedentes, que da lugarfabricar o parcialmente, dandomuy unaprecisos aparienciaporLas y de modelación numérica, que en en el rango que va desde el infrarrojo nanoestructurados semiconductores edificios y residencias, vigentes a productos como pantallas para de esmerilado. análisis correlacional y lámparas, metálicos.vasos, La jarras, infraestructura países un desarrollados, abre la puerta copas, focoshasta el ultravioleta, y posiblemente permita entre las características aún mayores. Ésta y muchas completo de etcétera. este laboratorio se ha formado en rangos para productos de alto valor agregado, EL VIDRIO Y LA TECNOLOGÍA les dan alfuncionalidad las químicas sequeorientados prácticamente en su totalidad en el otras control de laa energía Al propiedades vidrio planoópticas, y automotriz, nanopartículas, y entre las geometrías, y estructurales, son aprovechadas en transcurso de los últimos dos años, CREACIÓN DE NUEVOS PRODUCTOS aplican recubrimientos para que el solar en ventanas y fachadas. y técnicas tamaños, composiciones, estructura conLaequipo de tecnología de de punta vidrio ramas mejorecientíficas alguna funcionalidad. tecnología de formado vidriodistintas y siendo condiciones susqueaplicaciones queha contribuye a que el Estado El plástico seguirá el competiejemplo, para no permita lacristalográfica, desarrollado soluciones paraquePorcontemplan físicas termodinámicas en botellas que las de biocerámicas, optoelectrónica, de laNuevo León entre de lleno al en entrada dor ynatural del vidrio: de luz, se hace reflectivo. fabricación de fibra de vidrio, nanopartículas fueron sintetizadas. almacenamiento gaseoso, reactores desarrollo de investigación científica PET con multicapas en el mercado de cinescopios, lentes, pantallas planas, catálisis, en nanotecnología primera línea. losde Si se trata baterías de evitary lamembranas formación de envases y polímeros de ingeniería en etcétera. Una devez formados el plano.

Laboratorio de el mercado En vidrio capas de hielo en climas fríos, se haceNanoimanes. artículos de vidrio, todos deben serfiltradoras.

Nanociencias y Nanotecnología de la Lasrecocidos; técnicases experimentales de no decir, los esfuerzos Universidad Autónoma de Nuevo León, caracterización avanzan de balanceados originados en manera el procesoINVESTIGACIONES DEL LNN gradual, y los mayores logros que De se loSíntesis de nanopartículas con tamaños una de las líneas de investigación que de formado deben eliminarse. hancontrario, observadouna en fractura los últimos años bien definidos con dispersión mínima. comienzan a cultivarse relacionadas espontánea el estudio de materiales hanpuede venido de lasdurante novedosas técnicas Para sintetizar nanopartículas con con ocurrir su uso. nanométricos, aprovechando la características, es necesario experimentales de fabricación. El plan estas Es ingeniero químico por la ESIQIE del IPN, con Maestría en Ingeniería Cerámica de la FCQ / UANL; Maestría experiencia de los miembros de nuestro y dominar los parámetros quedel Instituto de trabajo del grupo de investigadores en Ciencias de Administración de Tecnología Tecnológico de Massachussets.

Tiene 20 años de El recocido consiste en asegurarseconocer experiencia en tecnología de vidrio, y a actualmente es tecnólogo nivel maestro, responsable área de I y D está dedicada a la delsíntesis la forma y la estructura nivel grupo, del que LNN-UANL ha sido el vidrio esté a una elaborado temperaturacontrolan de Formulación y Fundición de Vidrio, en la Dirección de Tecnología Central de Vitro. química de nanoimanes en soluciones nanoscópico.

En el LNN se pretende teniendo en mente estas tendencias. uniforme durante un breve tiempo (de supersaturadas, y uno a cinco segundos son suficientes)contribuir a establecer los parámetros homogéneas ESTUDIO DE LAS NANOCIENCIAS ligeramente arriba de una temperaturaque permitan controlar tanto la forma al estudio fundamental de sus Y NANOTECNOLOGÍA que se llama de recocido, en la cualcomo la estructura de nanopartículas propiedades magnéticas, morfológicas y bimetálicas, que puedan y estructurales. En esta dirección, EN los EL LNN-UANL esfuerzos presentes se desvanecenmetálicas Es ingeniero mecánico industrial por el Tecnológico Regional de Celaya; tiene Maestría en Ingeniería Térmica se pretende realizar estudios más usarse como La nanociencia es el área de la ciencia por el ITESM.catalizadores Realizó estudios deeficientes, Doctorado en Ingeniería de Materiales, en FIME / UANL. Tiene 25 años de casi instantáneamente. Después, se experiencia en tecnología magnéticos de materiales, y actualmente es tecnólogo nivel responsable del área de I y conmaestro, el fin tecnológico dispositvos con aplicados queenfrían se ocupa del estudio de los las piezas de manera de noy como D de plazo Otros Procesos en la Dirección Central de de Vidrio aprovechar lasde Tecnología propiedades deVitro. materiales escalas de longitud que aplicaciones a corto y mediano generar a esfuerzos nuevamente. van, aproximadamente, desde uno en distintas áreas, y comprender de los nanoimanes en el área de la a cien nanómetros.

Algunos artículos Las de entidades geometríasmanera profunda los mecanismos de biomedicina. Antes de considerar materiales estudian esta área sencillas que son templados, como es elestabilización de la estructura, así usos específicos de nanopartículas soncaso las nanoestructuras, como de platos, tazas, que, vasos, vidriocomo sus propiedades termodinámicas magnéticas, es necesario considerar Esto involucra el uso que el tamaño y las desviaciones lo indica nombre, son estructuras plano, su vidrio automotriz.

Para esto, losy energéticas.

José María Fernández Navarro, El vidrio, 2ª edición, Madrid, 1991. enGlasses. el New promedio deof Ceramics, tamaño son de diversas técnicas experimentales atómicas o moleculares cuyos tamaños Arun K. Varshneya, Fundamentals of Inorganic York College artículos se llevan a una temperatura lo Alfred University, NY, 1994. y caracterización, y de a extremadamente críticos para las sonmás de orden nanométrico, y muestran alta posible, sin que se deformende síntesis E.B. Shand, Glass Engineering Handbook, 2 ed. McGraw-Hill Book Co. numéricas de modelamiento propiedades de las nanopartículas y importantes propiedades óp- Atécnicas por su propio peso o físicas, el manejo.

H.G. Pfaender, Schott Guide to Glass, 2a ed. Chapman & Hall. sus posibles aplicaciones. Por ello es ticas y eléctricas.seLaenfrían nanotecnología, P.J. Doyle, Glass-Making Today, Porcullis Press Rehill. continuación, bruscamente,y simulación. esencial obtener partículas altamente quecon es laloaplicación de la nanociencia que se generan esfuerzos de

Roberto M. Cabrera Llanos

Alfredo Martínez Soto

Referencias

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Sistema Nacional de Investigadores, Nivel III jrloredom@yahoo.com

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Vidrio:

l vidrio es un producto que se ha utilizado por más de cinco mil años. No hace mucho, su uso era considerado solamente para propósitos estructurales o decorativos; pero desde hace algunas décadas, este rol pasivo ha cambiado drásticamente a uno mucho más activo. Hoy en día, el desarrollo de nuevos usos para este material histórico ha dado un crecimiento a grandes actividades científicas y tecnológicas. homogéneas con formas y tamaños Materiales y aplicaciones se han controlables. ido desarrollando, por medio de un diseño preciso o accidental, áreasdel Cúmulos pequeños.

Por en medio ligadas al distintos mismo vidrio, en campos uso de algoritmos eficientes científicamente e varios inde dinámica relacionados, molecular para clusive en áreas sin relacióny aparente ensambles estadísticos, de la implealguna.

Comoderesultado, el vidrio mentación cálculos cuánticos usanse do ha la convertido en un deelemento exitosa técnica Teoría de clave en la de evolución de(DFT) muchas Funcional la Densidad con disnuevas investigación tintostecnologías. modelos deLa funcionales, tanto y para el desarrollo han cambiado la sistemas periódicos como sistecomposición y la seproducción de mas moleculares, realizan estudios estedematerial tradicional, yestructurales, ahora es las propiedades posible manipular sus características ópticas y fisicoquímicas de sistemas para vidrio satisfaga rede producir estructuras de que un número requerimientos muy específicos. ducido de átomos, con énfasis en el

Materiales Materiales

Maestro en Ciencias Jorge Loredo

un material histórico con nuevos usos revolucionarios

SÍNTESIS DE NUEVAS FÓRMULAS Los avances en técnicas para la preparación y síntesis, como los procedimientos químicos conocidos como Sol-gel, o físicos, como fusión presurizada o al vacío, o el superenfriado, han facilitado la síntesis de nuevas fórmulas que no se habían hecho anteriormente en vidrio.

Estas nuevas técnicas han permitido que una vieja teoría se vuelva realidad: casi cualquier sustancia puede convertirse en vidrio.

La gran variedad de diferentes composiciones y técnicas que se han desarrollado recientemente han dado como resultado nuevos vidrios con una extensa gama de aplicaciones.

Las propiedades ópticas, químicas, eléctricas, magnéticas, térmicas, mecánicas y biológicas de estos nuevos vidrios pueden ahora ser manipuladas, y pueden obtenerse valores correspondientes fuera de esa gama posible del vidrio tradicional o

estudio de sistemas monometálicos y aleaciones metálicas. En particular, se realiza un estudio de las propiedades de actividad química de cúmulos de plata y oro.

Aplicaciones biológicas. El LNN trabaja en colaboración con colegas de la Facultad de Ciencias Biológicas de la UANL, y del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Texas en Austin, en la continuación de estudios que han demostrado el gran potencial bactericida y antiviral de las partículas de plata y de otras nanoestructuras, como los nanoalambres. Este estudio está

Estructuras de oro con distintas geometrías. particularmente concentrado en el uso de nanoestructuras metálicas y de aleaciones de éstas, pues existen razones para creer que la reactividad inherente de estos materiales produce este efecto bactericida y antiviral. Uno de los primeros resultados de estos mismos estudios es que la efectividad como bactericida de estos materiales depende fuertemente del tamaño de las partículas y de las desviaciones alrededor del tamaño promedio, así como de la composición (en caso de aleaciones); además, los parámetros óptimos para lograr una máxima efectividad son diferentes para los distintos organismos que se desean atacar. Todo esto hace necesario contar con medios efectivos, flexibles y confiables para la síntesis de nanoestructuras.

INFRAESTRUCTURA DEL LNN •Sistema NanoGen500: Con este sistema se desarrollan partículas metálicas y semiconductoras con dimensiones de unos cuantos nanómetros y muy pequeña disper-

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Desde la Edad de Piedra hasta la era de la Nanotecnología

EL VIDRIO EN LA BIOMEDICINA NUEVOS SISTEMAS VÍTREOS Los vidrios tradicionales también En el área de la biomedicina, el hecho de se pueden convertir en vidrios que haya nuevos vidrios mucho menos “activos”. El uso de nuevas técnicas frágiles, ha resultado en la introducción de recubrimiento le amplía al vidrio de vidrios biocompatibles, como los básico la gama de propiedades ópticas implantes dentales y de hueso, con y mecánicas. La industria del vidrio mayor vida y mejor aceptación por el ha adoptado muchas tecnologías de cuerpo humano, que los equivalentes otros campos que han hecho posibles cerámicos o metálicos.

Doctora Patricia Liliana Cerda Pérez IMPACTO nuevos sistemas vítreos. Un ejemplo Coordinadora del Centro de Los vidrios biocompatibles basados EN LAS COMUNICACIONES es la aplicación de capas activas yprocesar alimentos; disminuir la contaInvestigaciones FCC / UANL en materiales que se derivan Un aspecto muy importante de los películas delgadas en substratos de cerda35@hotmail.com minación atmosférica; de construir; de la hidróxi-apatita promueven avances recientes en la tecnología del vidrio que han resultado en productosmonitorear la salud, detectar plagas y la regeneración de tejidos, debido a vidrio es sobre su pureza.

La habilidad con propiedades ópticas y magnéticas avanzar en la informática. esde la Edad de Piedra hasta de transmitir señales ópticasdea través ampliamente superiores a los de que su porosidad facilita la formación los tiempos actuales la acoplamientos entre el hueso y el de Nanotecnología, grandes distancias, utilizando materiales que le compiten.

Estade ciencia, que clasifica los materiales la capacidad tejido. fibras ópticas de vidrio, ha tenido un según su estructura atómica y sus del hombre para investigar la relación gran impacto eny las comunicaciones, es, ahora mismo, entre estructuras propiedad de los y En muchos casos, las películaspropiedades, Otra aplicación de sociedades los nuevos vidrios ello estálodirectamente relacionado de las del materiales ha llevado hacia grandescon delgadas son hechas de otro vidriocaracterística en laMilenio, medicina es su uso en como la habilidad producir vidrio con un funcional. Las películas delgadas sonTercer fundamentadas logros.

Primero,de con el descubrimiento portadores de sustancias terapéuticas, nivel muy alto de pureza química. muy importantes en dichos avances las economías del Conocimiento, del fuego y la fabricación de las puesbase las llevan sitio Obtener altos nivelesy de pureza modernos, tales como el controlcomo para eldirectamente despegue oal el herramientas de caza cultivo, del mal. Estoeconómico optimiza el de condiciones de producción solar, resultando en lo que ahora sefortalecimiento de uso las de querequiere permitieron el sedentarismo las drogas, y minimiza los efectos Empero, como todos los y lacuidadosamente configuración decontrolados. grandes civi-Los conoce como ventanas “inteligentes”;naciones. colaterales.

Su éxito se ha demostrado que tienen la capacidad de administrar últimos avances en tecnología de fibra modelos cibernéticos, tiene también lizaciones; ahora, con la utilización de el tratamiento de enfermedades su transparencia y color de acuerdosusen óptica traena ventajas aumentos riesgos. la nanociencia, través dede la cual la substanciales en lalacapacidad para a las necesidades arquitectónicas, tales como el cáncer de hígado. humanidad monitorea salud; viaja maximizando el confort, administrandoNo se desconoce tampoco que existen transportar pérdidas al espacio; crea señales nuevas con fuentes de También debemos reconocer la privacidad y/o minimizando elpeligros mínimas. latentes de toxicidad que los energía e innova la producción agrícola avances que se han realizado en el consumo energético.

El desarrollo y la evolución de las los científicos analizan cada vez que para tratar de aminorar el apocalíptico diseño las características Lasdenuevas fibras ópticas se hansociedades están íntimamente ligados a crean algúny nuevo material; y ende la la jinete la hambruna. paraaplicaciones producir, descubrir e mayor parte de productos de vidrio Una de las comerciales, desarrollado utilizando nuevassu capacidad industria militar, donde su aplicación nuevos materiales. convencionales.

Por ejemplo, por con común poco reconocida, es laes potencial de este síliceinnovar para mejorar el tipo de los La composiciones: Ciencia de los dopado Materiales, envases de vidrio hoy en díanuevas son muy de los nuevos espejos retrovisores, con germanio; adición de elementos vasto campo multidisciplinario don- no son sustancialmente diferentes. armas y hardware militares con superiores aquéllos se utilizaban sólo del en mundo, autos deenaltopropiedades grupo de las tierrasmecánicos, raras, o bienEn inicialmente enala relaciónque fuerza-peso, de del laboran ingenieros diversas partes pocode tiempo. las últimas dos lujo, y económicos, que cada vez existen se propaga utilizando fluoruros en físicos, lugar detérminos hombres cienciaEn son cautelosos civiles y eléctricos; químicos, áreasmáslos hace décadas del siglo pasado, lograron óxidos.

Aunque el proceso básico para a otros estratos.

Estos espejos ajustan los médicos y agrónomos, entre otros, específicas donde los países en desa- para no confundir la eficaciasede avances significativos, haciéndolos automáticamente su reflexión para la producción de la fibra óptica sigue nos lleva a pensar en los grandes rrollo y desarrollados deben multipli- alcances de sus descubrimientos con ligeros, sin sacrificar, la intensidad las luceslas mucho siendo tecnológicos el de deposiciones simplesmás razones de mercado o de o desafíos a losquímicas cuales decar compensar sus esfuerzos para creardenuevos aún mejorándoles, sus características de otros autos Entre otras operaciones vapores, (CVD por sus siglas en inglés) el hombre y la mujer de hoy deben materiales. Quienes no se atrevan dominio político que subiste como mecánicas. de valor agregado,fuera la producción algunas introducido de gobierno en las naciones hacer frente,compañías en aras de han garantizar su quedarán simplemente de toda estilo cambios que les han dado ventajas de discos de almacenaje ópticos y propia supervivencia, la cual requiere, posibilidad de avanzar económica, poderosas.

MATERIAL HISTÓRICO competitivas. magnéticos ha dadoen lugar al desarrollo cada vez en proporción mayor, de política y socialmente el gran juego breve, amén de otras de sistemas informáticos mucho más PorEn ello, en cada aparato, tela,aplicaciones, fármaco materiales más sofisticados. de las ligas internacionales. podemosdedecir que el vidrio es un Otros cambios en las propiedades rápidos y con mayor capacidad queo proceso materiales novedosos presente en el nuevo estado Adicionalmente, obtiene del nuevo vidrio nos llegue a las manos, debemos DESARROLLO DE LA se pueden obtenerLosantes. científicos canadienses,sepor ejem-unaquematerial de las tecnologías, y sería muy difícil mayor al remplazar el anión de oxígeno delplo,cobertura ¿qué nos dejará? y NANOTECNOLOGÍA hablan designificativamente 10 áreas concretas con enpreguntarnos: prever otranos cosa que un futuro muy métodos deprometedoras protección desustenradiación¿hacia vidrio con carbono o nitrógeno. dónde llevará?

A lo largobásico de nuestra historia, desde aplicaciones resultantes, base oxicarbu-tadas nuclear y ultravioleta; y por otro lado brillante para este material histórico. queLos la vidrios humanidad utilizaba piedras, con base en la nanotecnología. en celdas solares más eficientes. ros y oxinitruros traen diferencias maderas o arcillas, pasando por la las propiedades Era significativas de Bronce, el en Feudalismo y la ÁREAS ESTRATÉGICAS físicas, empezando una mayor Revolución Industrial, el con desarrollo y Ellos indican que nuestro futuro pende temperatura ablandamiento, la evolución de lasde sociedades están de nuestra capacidad para desarrollar mayor dureza y módulo de Young oel almacenamiento, producción y íntimamente ligados a su capacidad elástico.

Uno descubrir de los resultados es unaconversión de energía; de nuevas para producir, e innovar Cursó el Doctorado en Ciencias de la Comunicación, opción a la fibra de vidrio tradicional con nuevos materiales. Hoy, en formas de producción agrícola; de con especialidad en Periodismo, en la Universidad para el fortalecimiento de materiales Madrid, España.

Obtuvo el Premio la era de la conquista de espacios tratamiento y remediación aguas; Es originario de San Luis de Potosí, y estudió enComplutense la UniversidaddeAutónoma de esa entidad, donde obtuvo compuestos, compiten ahora Nacional carrera en la que se haen la el título de Físico. con el grado de maestrodeenPeriodismo, Ciencias, laboró durante 28 años planetarios y enque pleno desarrollo deconde diagnósticos de Posteriormente, enfermedades de dos décadas. fibra de carbono. empresa VITRO. al Sistema Investigadoresdurante Nivel III.más Actualmente jubilado, se la la nanotecnología, las condiciones y administración de Pertenece fármacos; de Nacional dedesempeñado de otros materiales, como cerámicas, aleaciones de metal y polímeros.

Como resultado, los nuevos vidrios se utilizan más en campos como la energía, electrónica, opto-electrónica, biotecnología y medicina, maquinaria de precisión y el manejo de desechos nucleares y químicos, entre otras.

Descubrimiento y manejo de materiales, el gran reto de la humanidad

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Patricia Liliana Cerda Pérez Jorge Loredo

dedica primordialmente a la investigación y consultoría.

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Minerales de fierro, NANOMATERIALES: materia prima para la producción ACTUALIDAD Y FUTURO de acero de alta calidad Doctor Miguel José Yacamán Ingeniero Ricardo Viramontes

Investigador del International Center Director de Investigación for Advanced Materials, The University of y Desarrollo / HYLSA Texas at Austin. rviramontes@terniumhylsa.com Doctor Eduardo Pérez Tijerina FCFM / UANL

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Doctor Sergio Mejía n nuestra épocaRosales moderna viviFCFM / UANL mos rodeados de materiales egperez@fcfm.uanl.mx

que nuestros abuelos nunca se hubieran imaginado; quizás sean l escenario mundial en los próen esencia lo mismo; sin embargo, ximos años contempla una calas propiedades que éstos tienen da vez mayor miniaturización superan en mucho a los materiales de materiales y los dispositivos conloslos que nuestros abuelos setecnológicos.

Debido a ello, actualmente desarrollaron. Como ejemplo, baste los países desarrollados realizan El hierro. mencionar cómo aún no hace mucho, programas orientados a la creación recordamos cuando los automóviles de nuevos grupos se desintegraban en lasmultidisciplinarios, calles, pues los relacionados con las áreas como las aceros de las carrocerías no resistían que nuestro grupo trabaja, en las la oxidación de los ambientes. universidades y centros de inves-FUENTES DE MATERIA Es la minería la industria que desarrotigación. ahí laproblema importanciaque en laPRIMA PARA EL ACERO lla los métodos especializados para Ahora, es De un de recursos ha formación desaparecido de humanos nuestras enEn el caso del acero, específicamente, extraer selectivamente los materiales esta línea en nuestro país,aceros, para quese tienen dos fuentes de materia requeridos para la producción de preocupaciones, pues los nuevas generaciones, con preparación sus recubrimientos y las pinturas prima para su fabricación: El mineral otros materiales. La minería fue una adecuada campos, perduran en en el estos tiempo hasta puedan que de hierro que se extrae de las minas de las primeras industrias que los incorporarse al mercado trabajode hierro, el cual se encuentra españoles desarrollaron en México termina la vida útil de losde autos, Imagen de AFM de nanopartículas de oro-paladio sintetizadas en el LNN, micrografías en acuerdo las nuevas de nanopartículas magnéticas, y resultados de simulaciones y después cálculos cuánticos inmediatamente de lade equipos y /o con aparatos.

La demandas ciencia generalmente en su forma más oxidada del aparato productivo. nanopartículas.

Taller de microscopía de conquista. fuerza atómica el LNN. no basta con Sin en embargo, ficción nos presenta ahora materiales (hematita), y mezclado o combinado que casi se vuelven indestructibles; con otros compuestos como fósforo, extraer los materiales de la tierra, pues La ya mayor parte de pensar los avances obser-azufre, óxidos de silicio, cal, magnesio además, en la mayoría de los casos, ahora es razonable en hasta vados en estos temas han sido expe-y otros.

PROYECTOS Autónoma de Nuevo León (LNN-UANL) los materiales extraídos por qué nivel de aproximación llegaremos La segunda fuente es el reciclo se tratan rimentales, pero la tendencia que se realiza investigaciones dirigidas al o varios procesos de beneficio, en las próximas décadas. Todos los del mismo acero cuando un producto, unoINTERDISCIPLINARIOS vislumbra interacción Elque Laboratorio de Nanociencias estudio teórico y experimental la materia prima en cuestión y un automóvil, un aparato depara materiales se considera elaboran alapartir de como entre experimentación y desarrollos Nanotecnología cuenta con equipo materiales, de tamaño molecular para la materias primas, las cuales se obtienen doméstico, etcétera, ha terminado obtenga la exacta presentación teóricos; la evolución de nuestro grupo especializado para producir y caracinclusive, con la finalidad de producir, de la naturaleza y, en la gran mayoría de su vida útil. En este caso, al acero fabricación del material final. gradual en losreciclado entender y llama manipular materiales se le “chatarra” y, al de terizar materiales nanoestructurados, los considera casos, éstalanoincursión nos los proporciona novedosos problemas científicos y colabora través de proyectos interés tecnológico, con aplicaciones DE aMINERÍA que la materia prima natural, EL PALACIO como lo requiere la industria, pues yigual tecnológicos, cuyos avances impactan interdisciplinarios con grupos de a mediano plazo.

Las investigaciones de beneficio, por lo general los elementos y/o se encuentra combinado con otros La minería y sus procesos directamente en la sociedad. investigación nacionales y extranjeros. del grupo que trabaja en el LNN se compuestos se encuentran mezclados elementos y en su estado de equilibrio en el caso del oro y la plata, realizaron conjunto condeel investigación Laboratorio de actividad estable. mediante el uso de técnicasunaEngran con otros materiales y en su estado de másrealizan El Laboratorio de Nanociencias y experimentales, numéricas, y desarro-y desarrollo Diseño Molecular de tan la es FCFM, tecnológico; así, se equilibrio más estable.

Nanotecnología de la Universidad llos teóricos. realizan simulaciones numéricas por

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Como resultado, bajo la influencia de un campo magnético externo, los momentos magnéticos asociados a los cristales se alinearán con éste. Si este campo se elimina, la coercitividad será la energía necesaria para reorientar dichos momentos en sentido contrario, en virtud de la anisotropía magnetocristalina (dirección preferencial de magnetización) y en ausencia de la contribución de la energía magnetoestática.

PARTÍCULAS SUPERPARAMAGNÉTICAS Por debajo de la temperatura de Curie, TB, los momentos paramagnéticos de los cationes que constituyen los cristales de las partículas de un solo dominio están alineados de manera paralela, por lo cual su momento magnético resultante, m, es la suma de los momentos paramagnéticos individuales de cada catión.

la alineación total de los momentos paramagnéticos de los iones que lo constituyen. Sin embargo, en este tipo de sistemas, el momento magnético total es el resultado de la alineación de los momentos magnéticos individuales de cada partícula. Por lo tanto, el sistema se comportará como un paramagneto compuesto de partículas de alto momento magnético (el momento magnético de cada una de ellas se encuentra ponderado por la cantidad de momentos paramagnéticos de los cationes que contiene).

Figura 1. Curva de histéresis a 300 K de un sistema de nanopartículas de magnetita.

MOMENTOS MAGNÉTICOS BLOQUEADOS Conforme disminuye la temperatura asociada a ET, eventualmente se alcanza una temperatura llamada de bloqueo (blocking), TB, por debajo de la cual el acoplamiento entre los momentos magnéticos de las partículas no es del todo coherente; sin embargo, sí menos fluctuante que por encima de la misma, En un sistema conformado de como se muestra en la Figura 2. En partículas de un de solo dominio aisladas este gráfico es visible un pico en la Puente hecho acero.

Figura 2. Gráfico de magnetización entre sí, de volumen VP el equilibrio curva denominada ZFC (enfriamiento dependiente de la temperatura a un de sus propiedades magnéticas es a zero campo aplicado), así como campo constante de 10.00 mT de un altamente determinado por tres también una irreversibilidad entre las sistema de nanopartículas de magnetita.

AL DESARROLLO contenido Un yacimiento que tecnologías desarrolladas símbolos sólidos representan la ZFC y de FCfierro. (enfriamiento con Los RETOS magnitudes características: la energía encurvas TECNOLÓGICO extraordinario, como es el caso decurva la Colonia de , la Nueva España aúncampo ZFC (enfriamiento a cero campo aplicado).

La irreversibilidad térmica, en donde k es la ET =k B T B La metalurgia losla curva procesos algunos brasileños, mineralesaplicado) se utilizan y son reconocidas comopuede y los símbolosde huecos ser explicada comotiene la respuesta constante de Boltzmann; la energía FC (enfriamiento a campo aplicado). de beneficio de los minerales de con contenidos de fierro en el orden desarrollos mexicanos de esa época. de anisotropía magnetocristalina, de momentos magnéticos bloqueados; hierro ofrece, ahora, grandes retos de 68 por ciento (prácticamente el Esta ,necesidad motivó a que técnicos en donde K representa es decir, por debajo de la TB algunos al desarrollo tecnológico, pues es resto esmagnéticos oxígeno). se encuentran, expertos total de Europa vinieran a México la energía de anisotropía por momentos importante aprovechar nuestros y desarrollaran escuela.

En esta forma, unidad de volumen; y la energía en apariencia impedidos para reyacimientos con los requerimientos Por el contrario, los yacimientos el Palacio de Minería fue una de las magnetoestática, E M = µ m H , donde H orientarse de manera aleatoria (fluctuar la Figura 3. de productividad que demanda la por lo general primeras universidades el tiempo) ytienen en consecuencia se es la magnitud del campo mexicanas. magnético en mexicanos industria. contenidos de fierro nivelesAmbos comportamientos, por encima mantienen orientados enenel los sentido aplicado. a 50 por ciento.

La industria del acero nace en Méxicodel de 30 campo, incrementando la o por debajo de TB, también pueden necesidades de laboratorios a principios en deldonde sigloE XX, A temperaturas explicados considerando el tiempo y >> Econ y lamagnetización del sistema por encima ser Las T A especialistas en los temas metalúrgicos Esto obliga a que esta materia prima Fundidora de Monterrey; nace como en ausencia de un campo magnético del pico de la curva ZFC. Por tanto, la que le toma al momento magnético de beneficio de minerales se hacen inicie su a la transformación acerounade una industria integrada explotabatemperatura cual aparece ela pico partícula alinearse con el campo externo, la dirección de que fluctúa m urgentes, pues es necesario aprovechar pasando primero por uno o varios como fuente de materia prima el magnético aplicado. Éste es conocido rápidamente en el tiempo, por lo cual el de la curva ZFC es definida como TB. nuestras primas yprocesadas famoso del Mercado”, el cual procesos de beneficio, para asícomo tiempomaterias de relajación, puede sistema no “Cerro exhibe una magnetización en productos terminados de mucho eficientar la productividad del proceso abasteció de las unidades de fierro a efectiva, aunque sí una local en virtud Como resultado de lo anteriormente ser expresado como [2]: mayor valor para el beneficio de siderúrgico. empresa. de de esta la orientación el comportamiento de individual de expuesto, m nuestro país. cada partícula. Si bajo estas condiciones sistemas compuestos de partículas La pureza y propiedades que el se aplica un campo magnético, la aisladas de un solo dominio variará mercado exigeglobal a los nuevos aceros sesustancialmente (2) en función de magnetización del sistema a sushistéresis materias primas, puesdicha temperatura. Por un lado, a no traslada presentará (ausencia presencia de ciertas impurezas en eltemperaturas por encima de la de de la coercitividad y remanencia), acero líquido evita o dificulta pasosbloqueo, la curva de histéresis del comportándose prácticamente los como siguientes, como lo es, por ejemplo, paramagneto. Este comportamiento es sistema no presentará características donde 0 es una constante, con valores la presencia de trazas de cobre. y Estohisteréticas, tales como la coercitividad comprendidos entre 10-13 y 10-9 s. conocido como superparamagnético es causa de muchos problemas en elo remanencia, Es director Investigación Desarrollo perodepor debajoyde ésta, de la empresa HYLSA. Miembro de diversos organismos; fue es ilustrado por la Figura 1. presidente de la Asociación Mexicana de Directivos de la Investigación Aplicada y el Desarrollo Tecnológico proceso de laminación. dichas (ADIAT); características son visibles, temperatura es dentro lo del es secretario del consejo FOMCEC y Cuando especialista dela la división de ingeniería química un delacoplamiento Clásicamente, el momento magnético asemejando suficientemente alta; esde CONACYT. decir, por comité de acreditación Sistema Nacional de Evaluación Científica y Tecnológica En 1993 general, todos yacimientos ganó el tercer del premio ADIAT por el trabajo “Nueva de reducción HYL III, con tallugar como lo muestra de Por un loparamagneto eslos asociado a ferromagnético encima de tecnología TB, el tiempo de directa relajación combustión parcial”. de hierro mexicanos son de bajo

Ricardo Viramontes Brown

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disminuye, debido a las fluctuaciones térmicas inducidas. Si en este punto un campo magnético es aplicado al sistema, el momento magnético de las partículas tenderá a orientarse en el sentido del campo; sin embargo, cuando éste es eliminado, el momento de la partícula rápidamente regresa a su estado original de no alineación, y el momento magnético neto del sistema es cero (no existe remanencia ni coercitividad).

FLUCTUACIONES TÉRMICAS Por debajo de la TB el tiempo de relajación es comparativamente mayor al presentado en el caso anterior, debido a la disminución inherente de las fluctuaciones térmicas, por lo cual al momento magnético de la partícula le tomará más tiempo re-orientarse una vez que sea suprimido el campo magnético aplicado, y en consecuencia la remanencia y coercitividad del sistema serán diferentes de cero.

Figura 3. Curva de histéresis a 2 K de un sistema de nanopartículas de magnetita.

tículas son preponderantemente determinadas por las fluctuaciones térmicas inducidas por la temperatura, por lo cual su respuesta hacia un campo magnético aplicado es el

resultado de una competencia bien marcada entre la energía magnética de la partícula, la cual es función de su tamaño y anisotropía, y la energía térmica inducida por la temperatura.

En apariencia, las características histeréticas de los sistemas de nanopartículas magnéticas son sólo función de las fluctuaciones térmicas inducidas por la temperatura; sin embargo, el valor de la coercitividad y la remanencia también son dependientes del tiempo de relajación característico del equipo, , en el Es doctor en Ingeniería de Materiales por la cual se miden. Por debajo de la TB el UANL (1996); investigador nacional nivel I, miembro de la Academia Mexicana tiempo de relajación de la partícula de Ciencias. Actualmente es el subdirector académico de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. es mayor al tiempo de relajación del instrumento de medición, por lo cual no es del todo correcto asegurar que la coercitividad presentada por estos sistemas por debajo de la dicha temperatura se deba a la existencia de acoplamientos ferromagnéticos entre Es Maestro en Ciencias de la Ingeniería Mecanica con Especialidad en Materiales por la UANL (2006).

Ingeniero Rafael Colás los momentos de las partículas. El Actualmente cursa el tercer semestre del Doctorado en Ingeniería de Materiales en el Programa Doctoral Profesor Titular Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica / UANL en Ingeniería de Materiales de Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, además de ser maestro por valor de TB y el tiempo de relajación rcolas@mail.uanl.mx asignatura en esta misma institución. del instrumento de medición, i, se relacionan de la siguiente a crisis del petróleo de manera los años[1]: siderúrgica para evaluar y determi- fácilmente formables y adaptables a

Moisés Hinojosa Rivera

Uso de nuevos

aceros formables Marco Antonio Garza Navarro en la industria automotriz

L

70 impulsó la generación y nar las características y propiedades las condiciones de fabricación de la desarrollo de materiales con una que deben tener los materiales industria automotriz. Los aceros no resistencia mecánica superior a la de los destinados a la fabricación de los son los únicos elementos metálicos aceros convencionales, para así reducir aceros que se estarán empleando que se emplean en la manufactura (3) en la manufactura de automóviles automotriz. el peso y el consumo C AVP de combustible = T B de los automóviles, sin poner en en el futuro próximo. El programa, τ  Aleaciones en base alu-minio o ULSAB por sus siglas riesgo la integridad k B ln  i y seguridad de denominado 1. A. S. Edelstein y R. C. Cammarata, Nanomaterials: Synthesis, Properties and Applications, Series in τ 0  búsqueda de en inglés Micro and(Ultra Nanoscience and Technology, Institute ofmagnesio Physics, Londres, 1996. al ofrecer son Inglaterra, promisorias Light Steel Auto los ocupantes. La R. M. Cornell y U. Schwertmann, The Iron Oxides: Structure, Properties, Reactions, Occurrences and ha reconocido la necesidad de la posibilidad de reducir aún más nuevos y mejores materiales no se ha Body)2.

Uses, Wiley-VCH, Weinheim, Alemania, 2003. detenido: baste mencionar la sinergia contar con aceros de alta resistencia el peso de los vehículos, a la par de En las conclusión, características entre industriaslasautomotriz y mecánica y alta ductilidad, que sean ofrecer nuevas opciones de diseño. magnéticas presentadas por nanopar.

Referencias

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Materiales Materiales

clara dependencia del extranjero compuesta mayormente de Ni, Fe y haber sido calentado por 10 minutos–por la mayor parte– en cuanto ACEROS Cr (entre losBIFÁSICOS tres alrededor de 90 por Entrey los promisorios a 800°C, siguiendo la segunda ruta dea tecnología se refiere, es claro y ciento) conmateriales adiciones más intencionales paraAl,laTi yindustria automotriz, reconfortante observar que el entorno de Nb, Mo (en total alrededor se proceso. losLa aleación aceros 718 bifásicos, es muy distinto y mejor al de hace 30 de encuentran 10 por ciento). se así llamados en launa EFECTO DE PLASTICIDAD años. Ahora tenemos una industria produce al vacío por paraconsistir garantizar mezcla de martensita finamente La evolución de los aceros bifásicosnacional y local (Monterrey) que no composición química y la integridad dispersa en ymatrices de ferrita o condujo a los llamados TRIP (por lassólo requiere ingenieros preparados especificada, posteriormente bainita.

Estos aceros se se somete a tratamientostornaron termo- de siglas en inglés de TRansformationen el campo de la ciencia e ingeniería Induced Plasticity) susceptibles ade los materiales, sino que está interés por exhibir alta resistencia mecánicos para darle la forma y las presentar el efecto de plasticidadurgiendo a las universidades a incluir y alta ductilidad, -Figura 1a la par propiedades deseadas. de presentar una curva de fluencia inducida por la transformación. Esteen sus planes de estudio tópicos la ausencia tipo de aceros se caracteriza pormodernos, Fig. 1. Valores de resistencia y talestípicos como materiales La continua, Figura Ccaracterizada muestra la por estructura de un punto abrupto de fluencia, típico la estabilización de la deformaciónaeroespaciales, ductilidad de diversos tipos de aceros nanomateriales, biointerna –también conocida como Figura C. Microestructura de una plástica, la transformación en aceros recocidos de bajo [1-8].

718.producto Superior ade 4000x. inferior a materiales y materiales inteligentes, microestructura, por la escalacarbono, de aleación de Fuente: una cierta cantidad de por austenita promueve la de presencia de marcas8000x.

Fotografía tomada el en la esperanza de acelerar el paso susque dimensiones– una aleación retenida en martensita.

Este fenóme-para generar verdaderos avances fluencia en deformadas.

Ver referencia 7 718deendurecida porpiezas precipitación y autor no permite alcanzar los altos valo-tecnológicos propios que le permitan Las características mecánicas de posteriormente sometida a un extenso res de ductilidad y resistencia estos aceros se explican con base en proceso de calentamiento continuo a Para darse una idea de la escala y mecáde competir mejor en este mundo que se ilustra Figura 1. Losglobalizado. la presencia de una fase fueron dispersa,las nica 760°C. Las dos micrografías dimensiones de en lasla partículas y ductidura a y resistente (martensita), tomadas magnificaciones de 4,000quequeincrementos se observanen en resistencia esta foto, basta lidad se asocian con el aumento incrementa la resistencia de una y 8,000 aumentos, con un microscopio pensar que si aumentamos 50 mil en la tasa de endurecimiento producto matriz dúctil (ferrita).“microscopio La ausencia delveces conocido como el tamaño de una moneda de la transformación de la austenita punto de de fluencia se atribuye la altaun de electrónico barrido”[7].

Los ados peso ¡requeriríamos una pantalla NOTA: Entre las empresas de producción de a martensita. incrementomateriales especiales más importantes en el mundensidad de dislocaciones producidasde retenida tipos de partículas responsables aproximadamente un Elkilómetro enproyectar la tasa de endurecimiento retarda lado actual, algunas están claramente relacionadas transformación de austenita de por la la resistencia mecánica a alta apara su tamaño completo! formación de la estricción o cualquiercon los primeros desarrollos experimentales martensita. temperatura de la aleación 718 tienen Los estudios para desarrollar nuevas y teóricos acerca del comportamiento de los otro tipo de inestabilidad de una composición base de Ni3Al y aleaciones para aplicaciones índole en materiales. Alcoa, por ejemplo, es una empresa mecánica.

La estructura de los aceros bifásicosturbinas y estructuras de avión, en de alcance mundial que tiene una parte de su Ni3Nb, respectivamente. se obtiene mediante el enfriamientotubos para refinerías y oleoductos, historia de éxito ligada al conocimiento (y las patentes por supuesto) derivado directamente microestructura que permite obtenerde las investigaciones de Alfred Wilm y Paul material calentado en laCregión calderas y en otras aplicaciones En del las micrografías de la figura es en La el efectorutinariamente TRIP en acerosrequieren se obtieneMerica (et al.) expuestas en este artículo [http:// intercrítica (entre A1 yambos A3). Es tipos prácticasimilares, difícil diferenciar entre www.alcoa.com/aerospace/en/history/1900s. mediante el ciclo térmico normal la adición de elementos como tipo asp]. Paul Merica posteriormente (1919) se unió de partículas, debido a las distintas observar los materiales con esteconsiste en el calentamiento del material a silicio y manganeso para expandir 2. creada Ciclos empresa térmicosInco queLimited se usan para orientaciones cristalográficas con las de instrumentos (microscopios) para a la Fig. recién como una temperatura comprendida entre la región bifásica (α y γ) y retardar producir aceros bifásicos (a) y (b) o tipo ingeniero físico metalúrgico y posteriormente que aparecen (ver [7]). Una micrografía poder entender su comportamiento. llegó TRIP (c).a ser presidente y director de la A1 y A3, seguido de la manutención(1951) la transformación difusional muestra la microestructura de de la laEL ENTORNO misma empresa. austenita.

El tratamiento puede seguirAunque a unaMéxico temperatura que permita sigue teniendo una la misma aleación 718, pero a una dos rutas de diferentes.

La primera, transformación parcial de austenita magnificación 50 mil aumentos. consiste en calentar el material La foto fue tomada con un microsco-por en bainita. La transformación parcial de A3 como por el tiempo requerido permite retener a temperatura pioencima conocido “microscopio para la completa transformación electrónico de transmisión” [8]. a ambiente una cierta cantidad de el material austenita, que, cuando se somete el Lasaustenita; partículasposteriormente, se pueden identificar Es licenciado en Física por la Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL); realizó una maestría en Física acero a en solicitaciones externas, se enfría a una temperatura dentro del de Materiales la Universidad Nacional Autónomase de México (UNAM) y obtuvo su doctorado en Ciencia e algunas redondas, pero la mayoría transforma a martensita. mejores intercrítico, para promover Ingeniería Las de Materiales en la Universidad de Texas-Austin, en Estados Unidos. sonintervalo semicirculares (una partícula está características se obtienen cuando la transformación parcial a ferrita. señalada por una flecha negra en la la cantidad de austenita retenida se El material enfría se rápidamente micrografía).

Las se partículas pueden encuentra entre el siete y el once por hasta temperatura ambiente identificar alargadas y la mayoría para al transformar austenita en ciento. La Figura 4 muestra el tipo de pegadas precipitadola semicircular [1] A. Wilm, Physikalisch-metallurgische Untersuchungen über magnesiumhaltige microestructura requerida para que martensita. (una partícula está marcada con un Aluminiumlegierungen, Metallurgie 8, 225-227 (1911). un acero sea susceptible a presentar asterisco negro en la micrografía).

[2] P. D. Merica, R. G. Waltenberg, and H. Scott, Heat Treatment of Duralumin, Bull. Am. Inst. Min. el efecto TRIP. La segunda ruta de proceso, consiste Metall.

Eng. 150, 913-949 (1919). en calentar el material en el intervalo [3] P. D. Merica, R. G. Waltenberg, and J. R. Freeman, Jr., Constitution and Metallography of El fondo oscuro de la imagen es el Aluminum and Its Light Alloys with Copper and with Magnesium, Sci. Pap. Bur. Stand . 15, 105-119 ALTA RESISTENCIA Y TENACIDAD intercrítico, que los carburos material base para Ni-Fe-Cr, donde se y (1919).

Los aceros destinados a parte de la ferrita se transformen en [4] P. D.Merica, The Age-Hardening aplicaciones ofMetals, Trans. Am. Inst. Min. Metall. Eng. 99, 13-54 (1932). encuentran dispersos los precipitados estructurales requieren alta austenita.

Al igual que en el primer [5] A. Guinier. Nature 142 (1938), p. 569.de Estas partículas o precipitados hacen G. Preston. Nature 142 (1938),una p. 570. resistencia y tenacidad, combinacaso, lafunción martensita del temple [6] la misma que surge las partículas [7] Jorge A. Manríquez and L. Rabengerg, Extended Domains Oriented ¨ Particles in 3.ofMicroestructura deNi-Fe-Cr un acero Si-Mn ción que sólo se puede obtener por Fig.28, la austenita. de de CuAl descritas anteriormente en Base Alloys, Scripta METALLURGICA et MATERIALIA, Vol. pp.1.26 581-586, 1993. Mn % peso) (0.11 C, Si, 1.53 2 la reducción o refinación del tamaño [8J] J. A. Manríquez, P.L. Bretz, L. Rabengerg, and J.K.después Tien, Proc.de Of ser the Seventh Int´l. Symposium el endurecimiento de aleaciones Alcalentado por 10 minutos on Superalloys, S.D. Antolovich,Estos ed. pp. aceros 507, (TMSse 1992). de grano ferrítico.

La Figura 3 muestra la microestructura a 800°C y enfriado en agua; se indica Cu: evitan o reducen el deslizamiento bifásica se obtuvo un acero procesan siguiendo las prácticas la presencia de ferrita (F) y martensita interno de laque estructura de lade aleación. como laminación (M).

Si-Mn templado en agua después de denominadas

Jorge Alejandro Manríquez Frayre

Referencias

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controlada y enfriamiento acelerado. donde to y ti son los espesores inicial y La primera de ellas, -Figura 5-, se final. El valor de r se calcula por: basa en la progresiva refinación del tamaño de grano austenítico mediante su recristalización entre, o durante, los pases de laminación, (2) que, al transformar a ferrita, resultará en un tamaño relativamente fino. el valor promedio de r, , se obtiene Una refinación más pronunciada se cuando se ensayan probetas cortadas puede obtener mediante la adición a 0, 45 y 90° con respecto a la dirección Fig. 4. Microestructura de un acero Si-Mn de elementos que precipiten el de laminación: (0.13 C, 0.78 Si, 1.66 Mn % peso) después procesamiento.

La precipitación de ser calentado por 5 minutos a 780°C, inhibe la recristalización y permite por 30 segundos a 410°C y enfriado en la acumulación de la deformación agua; se indica la presencia de ferrita (F) en la austenita, que se refleja en un y bainita (B) y de austenita retenida (RA). incremento en la tasa de superficie (3) sobre volumen (Sv) de los granos alargados. Un incremento mayor de Sv se encuentra cuando la deformación Otro parámetro usado para evaluar la se localiza en bandas que cruzan formabilidad de metales es el factor de Doctor Moisés Hinojosa se encuentran significativamente mayorcomo: que la Subdirector académico FIME / UANL plana ( r) definido másnormalmente de un grano. La refinación en el anisotropía constituidas por un solo dominio de una de múltiples dominios, tamaño ferrítico es un resultado del magnético. perspectiva, simplemente porque en estas últimas Maestro Marco Antonio incremento en Desde la tasa esta de nucleación basta sualtamenmomento se deberán tomar en cuenta las Garza Navarro quesólo propicia unaorientar estructura en el sentido deseado mediante Candidato a Doctor en Ingeniería de te deformada. La Figura 6 muestra, un energías asociadas para la formación Materiales Maestro por asignatura FIME campo magnético externo. Por de los dominios. Cristales (18) adyacentes como ejemplo, la diferencia en tanto, la ingmarcogarza@gmail.com partículas de especies que en bulto con momento magnético paralelo microestructura que se obtiene a normalmente presentancuando acoplamientos tendrán una alta energía de interacción temperatura ambiente un ferromagnéticos, endespués la escala la cual tenderá a acero Nb-V transforma de“nano” los quemagnetoestática, está asociado con la tendencia pueden presentar un carácter orientarlos de forma antiparalela para INTRODUCCIÓN de desbaste o los de laminación a la generación de orejas en piezas Fig. 5. Diagrama esquemático del proceso espases denominado superparamagnético. minimizarla. l término nanoestructura controlada. sometidas a embutido profundo. Las de laminación controlada. empleado comúnmente para orejas se encuentran a 0 y 90°, con continuación se realiza estudio Por lo unade vez que una describir materiales cuyasLa A capacidad de formar ununacero se delrespecto a latanto, dirección laminación, origen del carácter superparamagnétipartícula de múltiples dominios dimensiones se encuentran porpuede relacionar con la capacidad que cuando r es mayor que cero y a 45° es coéste en para nanopartículas de que un ensolocuando magnetizada hasta la saturación debajo de los 100 nm. A dichatiene extenderse más es negativo. dominio, alasísometerse como sus propiedades mediante la aplicación de un campo escala, el comportamiento de talesadelgazarse a esfuerzos magneticas magnético externo, energía materiales se ve dramáticamentetensiles.

Esta resultantes. capacidad se expresa Se ha encontrado que loslaaceros que de interacción magnetoestática entre modificado, en virtud de que en éstepor el parámetro r, que se determina exhiben un alto valor de presentan los PARTÍCULAS DE UN SOLO DOMINIO momentos magnéticos de del los cristales se reflejan variaciones en la estructuraen una prueba de tensión al medir el una textura bien definida tipo La existencia de partículas de un solo{111}; es lo intensa como de para electrónica del sólido, las cuales secociente de la deformación logarítmica en bastante cambio, componentes dominio magnético fue predicha por que, una vez eliminado dicho campo, encuentran implícitas en el procesomedida en el ancho de la probeta (εw): textura del tipo {001} limitan el grado losde formabilidad estos tiendan a re-orientarse. miniaturización. Así, propiedades primera vez en 1930; sin embargo, de los aceros, por lo La resultante, de dicha tales como las ópticas, eléctricas y estudios teóricos que la detallaron noqueorientación es posible relacionar elluego parámetro re-orientación, es las la intensidades conocida como magnéticas, por mencionar algunas, fueron realizados sino hasta la pasada con el cociente de  w o  resultado de este trabajo, remanencia. son sustancialmente modificadas.  de los componentes de textura {111} = ln  Como ε w década. se demostró que la coercitividad, H,sobre los del {001}. w i  (1a)  En particular, las propiedades asociada a partículas elipsoidales de un Las partículas de un solo dominio magnéticas mostradas por solo dominio magnético, con constanteEl se tipo encuentran de textura permanentemente que se puede de anisotropía magnetocristalina K y magnetizadas hasta la saturación, nanopartículas, cuyo diámetro osciladonde aceros dependeaun wo y wi son, respectivamente, encontrar en los de saturación M en ausencia de un campo entre los 1 a 100 nm, han logradolos magnetización , podía s de la composición química, magnético de las anchos inicial y final de la probeta, aplicado. Es estas partículas captar la atención de un ampliosobre ser calculada a partir de la ecuación de decir, procesamiento en la deformación logarítmica condiciones son loy bastante número de científicos alrededor delmedida [1]: a partir del espesor de la caliente en frío, pequeñas así comopara de que las la energíade necesaria para layformación mundo. Dicho interés se ha centradoprobeta (ε ): prácticas enfriamiento recocido. de (1) H ct = 2 K M s dominios sólo sea suficiente para la en la capacidad que estas partículas La Tabla I 116 resume los componencreación de sólo uno.

También, debido tienen de responder a estímulos tes que se pueden encontrar en aceros su carbono tamaño, laminados la magnitud de dicha magnéticos de manera relativamente Esto es cierto si los momentosde abajo en frío y  t o  de los cristales que saturación, M , es considerablemente Fig. 6. Microestructuras de un acero al fácil; es decir, debido a su propiedadε magnéticos s   recocido, así como los valores de = l n Nb-V (0.08 C, 1.54 Mn, 0.35 Si, 9.055 Nb, t  t  la partícula se orientan pequeña (la magnetización es función intrínseca encontrarse por 0.078 V % peso) alde término de los pases de sí componen y r. Examen de los valores de la Tabla (1b)  i mismas hasta la coherentemente. Es de esperarseI permite del valor desbaste (a) y magnetizadas de laminación controlada llegardel a lamomento condición magnético que la resultante por volumen (b). saturación. Esto es debido a que que la coercitividad mostrada pormejor combinación, desde determinado el punto las nanopartículas magnéticas partículas de un solo dominio sea de material).

MAGNETISMO EN NANOPARTICULAS

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Un presente con historia

Materiales para la alta temperatura Doctor Jorge Alejandro Manríquez Frayre Profesor Titular y Director del Programa de Ingeniero Mecatrónico / ITESM Coordinador Nacional del Proyecto Aeroespacial del Sistema Tecnológico de Monterrey jmanriquez@itesm.mx Aluminio puro.

de vista de EN formado (valores máximos Tabla I. Principales componentes de textura en aceros de bajo carbono laminados MATERIALES LAS EDADES r de y mínimos absolutos de r) se en frío y recocidos y su efecto sobre los parámetros de formabilidad [28].

HISTÓRICAS obtienen con mezclas de texturas del l uso de los materiales ha sido Componente tipo y {111}<112>. r una{11}<001> manera común de identificar {001}<011> 0.4 -0.8 y clasificar el nivel de desarrollo química de de La las composición civilizaciones humanas a lo los {112}<011> 2.1 -2.7 aceros controla para largo de la comerciales historia. Así,sepor ejemplo, r maximizar el valor de .

Aceros {111}<011> 2.1 0 los términos Edad de Piedra, Edad recocidos en retorta de efervescentes Bronce y Edad de Hierro son {111}<112> 2.1 0 pueden alcanzar valores comúnmente citados paramáximos indicar en r de alrededor de 1.3, en tanto que los ciertos períodos de tiempo (del {554}<225> 2.1 1.1 calmados al aluminio pueden alcanzar orden de milenios) donde el material {011}<001> 5.6 8.9 fácilmente derefleja, 1.7. Los asociado a cadalos unovalores de éstos dos tipos de acero presentan valores en cierta manera, el grado de avance y cercanos 1.1sociedades cuando sehumanas recocen en temperatura de bobinado de los aceros alcanzar una reducción de alrededor desarrollo dealas líneas calmados al aluminio, y el decremen- del 70 por ciento para maximizar previas a continuas. la edad moderna de nuestra to en la tasa de calentamiento durante el valor de r , aunque se encuentra civilización (anterior a 1453 d.C.).

Esta caída en el valor de r promovió el recocido tiende a incrementar evidencia que apunta en la dirección el desarrollo de acerosPARA susceptibles dicho parámetro (se atribuye esta de que la reducción a la cual r se PRIMEROS DESARROLLOS de retener altos valores ENDURECER MATERIALES de formado característica a la capacidad de maximiza se incrementa conforme se al tiempo AL de ACERO ser recocidos en forma mantener en solución sólida tanto reduce el contenido de carbono.

DIFERENTES continua.

Estos se conocen al nitrógeno como al aluminio para Hacia finales del siglo aceros XIX y a principios como libres de intersticiales o deun ultra que precipiten durante el recocido); Parece ser que el máximo valor del siglo XX, claramente se inicia estas variablesdeparecen no afectar elSusalcanzable bajo carbono (IF ypor ULC,importantes por sus siglasla manipulación de r se obtiene en aceros desarrollo guiado primeras observaciones arrojaron las propiedades comportamiento de los aceros IF o en inglés, respectivamente) y pueden que no contienen más de 10 partes estudios experimentales y propuestas en aleaciones, fue la que realizó el que la aleación permanecía suavepor r tan altos como ULC. presentar valores de millóndel (ppm) de carbono o nitrógeno. teóricas, enfocado a entender el investigador súbito enfriamiento.

Sin alemán Alfred Wilm en después 2.2. comportamiento de los metales y los años 1903-1911 [1]. Wilm intentaba embargo, cuando Wilm repitió las Los aceros de bajomediciones en muestras de Al-Cu producción estosaleación aceros requiede La sus aleacionesde(una se endurecer una convencionales aleación de aluminio carbono se laminan en frío hastaque ya tenían cierto tiempo después re de estaciones de desgasificado genera cuando a un metal puro se le que contenía alrededor de cuatro y la adición de fuertes formadores agrega intencionalmente una cantidad por ciento de cobre, en la misma de haber sido bruscamente enfriadas de carburos nitruros, como Ti omanera en que tradicionalmente se (hecho frecuentemente citado como significativa de ootro(s) elemento(s), Nb, para precipitar al carbono y alrealizaba con aceros: calentándola a algo accidental) encontró que éstas se para modificar sus propiedades). nitrógeno. una cierta temperatura por debajo de habían vuelto más duras y resistentes.

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Rafael Colás Ortiz

Uno de los estudios que con el trans- su punto de fusión y posteriormente Las investigaciones de Wilm, aunque BOBINADO DE ha ACEROS curso de los años sido reconocido enfriándola nuncaMetropolitana, llegaron tiene a explicar el y origen rápidamente.

Es ingeniero metalurgista por la Universidad Autónoma una Maestría Doctorado en Otras variables de proceso que afectan Metalurgia, ambos grados de la Universidad de Sheffield, Bretaña. Es miembro de la Academia Mexicana como parte importante del inicio de del Gran endurecimiento observado en al valor de r son la reducción en la de Ciencias.

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sus aleaciones de Al-Cu, ayudaron a desencadenar el desarrollo comercial y el interés científico en dicho tipo de materiales.

Posteriormente, y con el gran incentivo económico que significaban los desarrollos militares, la segunda mitad del siglo XX trajo consigo importantes avances en los procesos para fabricar aleaciones con composiciones químicas precisas; en particular, la aparición y perfeccionamiento de procesos de fundición y refinamiento al vacío dieron como resultado el desarrollo de muchas otras aleaciones con propiedades por demás sorprendentes en cuanto a la capacidad de mantener su resistencia mecánica a elevadas temperaturas (ver Figura A).

plásticos TEORÍA SOBRE EL ENDURECIMIENTO EN LA ALEACIÓN Años más tarde, entre 1919 y 1932, el investigador P. D. Merica y varios colaboradores suyos publicaron una serie de artículos donde presentaban de manera clara y concisa cuatro elementos de una teoría para explicar el endurecimiento observado en la aleación Al-Cu: (1) el efecto de la temperatura sobre la solubilidad del cobre en el aluminio, y la formación de partículas minúsculas con características muy especiales de (2) composición química –CuAl2, (3) tamaño y (4) distribución dentro del aluminio [2-4]. Como colofón a su teoría, Merica y sus colaboradores establecieron una serie de recetas para impartir resistencia mecánica a las aleaciones de Al-Cu y sugirieron la relevancia de estudiar diagramas de fase para encontrar otras aleaciones susceptibles de ser endurecidas con el mismo mecanismo.

Figura A. Resistencia mecánica como función de la temperatura de una aleación base Ni-Cr-(W-Al-Ti Fe) F. Tancret et al, Matls. Sci & Tech. Vol 19.

en las industrias del empaque y automotriz Figura B. Sección esquemática de una turbina ilustrando la distribución de materiales genéricos como función de ¡Lo impactante de esta teoría es que Doctor Carlos A. Guerrero S. la temperatura que se alcanza en cada se estableció tener de la Posgrado oportunidad Director General desin Estudios / UANLzona. Fuente original: Michael Kervenk de verificar visualmente la presencia (obtenido de la literatura abierta). cguerrer@ccr.dsi.uanl.mx

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Algunas aplicaciones de los

Imaginemos por un instante el interior de una turbina de avión (ver Figura B): las series de aspas que componen el intrincado sistema de propulsión de una turbina giran a decenas de miles de revoluciones por minuto, resistiendo los intensos efectos de la fuerza centrífuga y los intensos embates de la alta temperatura –desde 500°C hasta alrededor de 1000°C– transmitida por los gases calientes que se generan por la combustión (todo esto adicional a los efectos corrosivos de los gases mismos).

materiales por capaces soportar de Los ser moldeadas algúnde proceso este uso son especiales; son de manufactura. En la industriaaleaciodel nes conocidas como “aleaciones de las partículas formadas al inicio empaque, las nuevas generaciones Doctor Virgilio de A. González G. de acostumbradas alta temperatura” o “aleaciones del proceso endurecimiento, dado están a ver embutidos, Maestro / UANL resistentes al calor”, y basan que FIME las partículas que se formaban jamones, quesos, carnes, frituras, pan, su excelente desempeño en la formación inicialmente eran tan pequeñas, que y un sinfín de alimentos empacados una estructura capaz resultaba con un en la aleación Al-Cu pasó a seren de plástico.

De igualinterna manera, las de lásticos,imposible palabra apreciarlas que ya desde mantener su estabilidad con el paso microscopio óptico!

Posteriormente, conocido como endurecimiento por bebidas gaseosas, aceites, aderezos, del el Siglo XIX se utilizaba como ABSTRACT tiempo incluso a altas ytemperaturas. y con la ayuda de otras técnicas de envejecimiento (del término en inglés agua purificada, pastillas, otra gran adjetivo para denotar cualquier The rolehardening”) of plastic materials in the Una de las características de esa medición –rayos X-, la presencia “age o endurecimiento cantidad de artículos se distribuyen material, natural o sintético, con la packaging and estructura interna (ver es figura la presencia y la función de las o partículas de plástico 1). capacidad de ser moldeado formado; de por precipitación. Las partículas queen envases industries is diminutos precipitados que CuAl se forman son también llamadas de fueronconserva evidenciadas en 1938 automotive 2 en la actualidad su significacommented.

Specific impiden los deslizamientos internos “precipitados”, y son esenciales para (de manera independiente) por los do, sólo que ahora hace referencia a such as poly(ethylenecontrolar el grado de endurecimiento de la estructura misma, evitando o investigadores A. Guiniersintéticos y G. Preston applications cierto tipo de materiales terephtalate) as gas reduciendo así la deformación del del material.

[5-6]. conocidos como polímeros. Este térbarrier on the soft-drink bottle material. mino fue utilizado por primera vez industry and lowDE ALTA MATERIALES La comprobación de la presencia por Berzelius en 1832, para distinguir polyethyleneEN onEL the flexible ALEACIÓN COMERCIAL TÍPICA TEMPERATURA SIGLO XX de las con partículas sugeridas por density sustancias igual composición packaging industry El período de 1920 a 1950 fue testigo PARA USO A ALTA TEMPERATURA: Merica y sus colaboradores resultó pero propiedades diferentes; en use of de desarrollos 718 depresented. una granThe cantidad de gran porquese su are nuestro uso relevancia, contemporáneo, polypropylene, high density civiles y militares basados en el Veamos el ejemplo de la aleación existencia permitía explicar refiere a macromoléculas formadas de polyethylene and polyamides are uso de aleaciones endurecidas por conocida como “718”. Ésta es manera consistente el fenómeno por un número elevado de unidades also mentioned. La importancia de saber una de las aleaciones más usadas precipitación. de endurecimiento, tomando como repetitivas conocidas como meros.

Keywords: plastic, packaging endurecer materiales fue rápidamente en aplicaciones de temperatura el mecanismo deformación En base nuestros días y dedeacuerdo a industry, automotive (temperatura máxima observada a través del uso de media-alta de metales a través de deslizamientos lo anterior, se puede considerar industry de operación alrededor de 600°Caleaciones de Al-Cu (y otros sistemas) que ya se había establecido desde a los plásticos como polímeros o Fig. 1. Ejemplos de productos envasados 700°C) por su excelente relación para la fabricación de estructuras deo empacados finales del siglo sintéticas anterior. El mecanismo en plástico. macromoléculas capaces costo/desempeño. La aleación está de endurecimiento observado barcos y aviones.

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tipo de implantes y recubrimientos en objetivos: Debetambién hacer se atractivo Los termoplásticos son aquellosprótesis articulares; utilizan el a la vista del consumidor. materiales poliméricos que, bajoen producto aplicaciones dentales, en válvulas El artículo puede de muy buena la acción de una carga térmica,artificiales, cirugía de ser la espina dorsal calidad, pero para el cliente puede se reblandecen, pudiendo fluir aly reparaciones craneales. pasar desapercibido en el anaquel si aplicarles una carga mecánica. el empaque no le llama la atención; y, ALGUNAS APLICACIONES proteger al producto del medio Como fluidos, se pueden forzar bajoDE debe LOS BIOMATERIALES ambiente.

Endemuchas presión, y alimentar un molde o pasarLa prótesis total cadera.- ocasiones, En el inciso un artículo de calidad se a través de un dado y así obtenera) de la figura 2, se puede descompone observar no haberdesido empacado en las su forma final. Al cesar la cargaunapor articulación cadera del cuerpo condiciones o se con los apreciar materiales se elenfrían y solidifican. Parahumano Figura 2 a) Articulación de la cadera dañada por térmica, fractura en cuello femoral. en la cual puede estos puedey una repetirunaadecuados.

Hoy, al transitar por las avenidas de la b) Esquema de una prótesis total de cadera formada pormateriales un acetábulose artificial fractura en elCentrándonos cuello femoral. enLa el cumplimiento de este objetivo, ciudad, vemos cómo los esfera-vástago empotrados en plásticos el fémur. han varias veces el mismo ciclo; es decir,solución para este tipo deúltimo fracturas, y se puede considerar al empaque como sustituido ampliamente a los metales calentar-hacerlos fluir-alimentar unenfermedades como la artritis, entre unapuede barrera el producto molde (pasar a través de un dado)-otras, en los vehículos modernos. serentre una prótesis totaly el ambiente, tal y como se presenta obtener un producto final, el cual no Otras aleaciones que han tomado gran quirúrgico de sangre y otras soluciones; de cadera vista en el inciso b). Esta en la figura 2.está formada por una necesariamente tiene que ser igual Teniendo en enaplicaciones mente lo anterior, importancia aeronáu- separtes de esófago, segmentos de alarticulación del ciclo anterior.

Esta característica plantea como objetivo de este escrito el ticas y aerospaciales, así como en a- arterias, suturas biodegradables, copa acetabular (UHMWPE, Co-Cr, hacede muy atractivosarticulares estos materiales, comentarmédicas algunas aplicaciones típicaspartes plicaciones para implantes implantes en Al2O3, ZrO2), la cual se fija en la pelvis ya que propician suy rodilla, reciclado.y sirve de los plásticos en las industrias del quirúrgicos, son las de base titanio, dedos, acetábulo de cadera como asiento para una esfera Algunos empaque y automotriz. especialmente la aleación Ti6Al4V, entre otros. ejemplos de termoplásticoscuyo vástago (Co-Cr, 316LQ, Ti6Al4V) importantes desde el punto dees empotrado en el fémur. Los dos la cual presenta ventajas superiores vista industrial son: polietilenoelementos artificiales restauran el TERMOFIJOS en TERMOPLÁSTICOS peso, propiedadesY mecánicas y BIOMATERIALES CERÁMICOS (PE), polipropileno cloruro desistema articular tipo rótula, con Retomando la definición de plástico, de resistencia a la corrosión con Los biocerámicos son (PP), compuestos polivinilo (PVC), poliestireno agregaremos que estos materiales, respecto a las aleaciones base cobalto químicos complejos que contienen(PS),el cual el paciente puede volver a politereftalato de yetilen-glicol (PET),caminar. una inoxidable. vez que Sin se embargo, transforman y acero tiene enelementos metálicos no metálicos. nylon a(PA), etcétera. final, son Además, unaproducto resistencia baja al sólidos. desgaste, así Debido sus enlaces iónicos o en alguna etapa de suEsta manufactura, como un alto costo. aleación secovalentes, son generalmente, duros y Implante de rodilla.- En la figura 3, se La Tabla 1 muestra el alto consumo deformaron mediante flujo.

Precisa-frágiles. ha sido modificada, intercambiando Además de tener un punto depresenta una articulación de rodilla, 2. El empaque, como protección estos materiales en Estados Unidosen Fig. mente dependiendo de su respuesta el Vanadio por el Niobio, lo cual ha de fusión y una baja conductividad la cual se utilizan dos tipos de del alimento contra el medio ambiente. en el año 2000, así como su aplicación a la aplicación de una carga térmica dejado una notable mejora en el índice térmica y eléctrica, los cerámicos se biomateriales para formar el contacto principal.resistentes al desgaste. articular de rótula. El reemplazo de y mecánica, podemos clasificar a losconsideran de biocompatibilidad. plásticos en dos tipos: termoplásticosLos principales bioceramicos son rodilla es uno de los avances más Pory termofijos. otra parte, con el objeto de alúmina, zirconia, hidroxyapatita, importantes en la cirugía ortopédica, Losrealizado plásticos utilizanvezextensivaincrementar la resistencia al desgaste, porcelanas, vidrios bioactivos, y fue porseprimera en el Los termofijos son polímeros que mente como empaque flexible, semise ha implementado el uso de etcétera. Sus principales aplicaciones año 1968. se pueden moldear o formar rígido y rígido, pero debido a su recubrimientos duros en cabezassóloestán en el sistema óseo, con todo una vez, ya que, solidificados, se estructura química y morfológica, no femorales, aplicados mediante técniinfusibles todos protegen de la misma manera cas vuelven de depositación físicae eninsolubles. fase vapor Lo que sucede en este ciclo único de los alimentos. Hay algunos que se (PVD), además de utilizar materiales calentar-deformar-moldear es que el constituyen en una barrera excelente cerámicos como alúmina (Al2O3) o material polimérico sufre una reaca la humedad (polietileno de alta circonia (ZrO2). ción química de entrecruzamiento densidad), mientras que otros actúan (curado, vulcanizado, reticulado), mejor como barrera al O2 y al CO2 BIOMATERIALES POLIMÉRICOS formándose redes tridimensionales gaseosos, cloruro de polivinilideno, Existe una gran variedad de polímeros que impiden que el polímero vuelva a nylon, etileno-alcohol vinílico. biocompatibles: los polímeros fluir al aplicársele una ejemplo carga térmica.

Otros guardan el olor y el sabor del naturales, como por la alimento empacado, poliacrilonitrilo, celulosa, glucosalina, etcétera, y Tabla I. Venta total de polímeros termoEl material de inicio puede ser un politereftalato de etilen-glicol. Sin polímeros sintéticos, como, por plásticos en Estados Unidos en el año polímero que se entrecruzará durante embargo, pocos protegen del efecto ejemplo, polietileno de ultra alto peso 2000. el ciclo, (UHMWPE), o bien monómeros que se oxidante de la luz solar. En ese orden molecular PVC, nylon, transformarán en macromoléculas de ideas, es claro que no se puede silicona, etcétera. El desarrollo de entrecruzadas al aumentar la tempeutilizar cualquier plástico para los biopolímeros en las aplicaciones Las aplicaciones que se comentarán ratura.

La desventaja en el uso de estos empacar cualquier alimento. incluye prótesis faciales, partes en laaplicaciones dificultad que en este trabajo utilizan en su mayor de materiales prótesis estriba de oído, presentan para reciclarlos.

Ejemplos parte materiales termoplásticos.

Hay que considerar también que para dentales; marcapasos, riñones, hígado Figura 3 a) Implante parcial de rodilla para fémur. b) Implante total de rodilla,de conbarrera de termofijos, también llamados reselección del plástico y pulmones. Películas delgadas y base de soporte para la superficie de contacto. c)laImplante total de rodilla, con INDUSTRIA DEL EMPAQUE sinas, son: se losutilizan fenólicos, epóxicos, adecuado, impactan otros factores, capas de PVC en los bolsas de vástago para óseo-integración. d) Partes confortantes de la superficie de contacto de El empaque de un artículo cualquiera como las propiedades mecánicas, poliesteres noy saturados, melamina,la tibia. almacenamiento empaquetamiento debe cumplir al menos con dos ópticas, facilidad de procesamiento y, etcétera.

PLÁSTICOS EN LUGAR DE METALES ¿Y qué decir de la industria automotriz?

En un pasado próximo, mientras más accesorios metálicos cromados tuviese un coche, era más espectacular. En efecto, carrocería, defensas, accesorios diversos, todos ellos metálicos, hacían del auto un vehículo pesado y con consumos energéticos considerables.

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de algunos alimentos con alto contenido de grasas. Para que estos artículos posean una vida de anaquel considerable, se necesita que el plástico con el que se vayan a empacar tenga una barrera excelente al O2, ya que éste, al contacto con los lípidos, tiende a oxidarlos, tomando los alimentos el sabor característico a rancio.

Fig. 3. Alimentos grasosos empacados en película plástica.

Materiales Materiales

envases de plástico, ha ganado terreno a expensas del vidrio y del acero. Así lo demuestra un estudio de mercado realizado por Vitro Envases el cual transcribimos en la Tabla II. En éste se pronosticaba que el consumo de envases desechables de plástico aumentaría hasta un 18 por ciento en 1999, y esto a expensas de los retornables de vidrio. No se poseen cifras más recientes, pero si observamos nuestro entorno, creemos que las predicciones anteriores se han cumplido con creces.

sobre todo, costo. El poliestireno, que corazón.El corazón no Válvulas presentade ninguna barrera contraeslauna parte vital de la anatomía humana, humedad, ni contra el O2, se empleadado que una bomba de recirculación mucho en es empaque semi-rígido, sobre de la sangre a través cuerpo. Las todo por sus buenas del propiedades válvulas ópticas, lo del cualcorazón implicapermiten que losque éste bombee sangre eficientemente. alimentos empacados en este material válvulas son propensas a fallar no Estas estarían muy protegidos contra el por enfermedades; sin embargo, medio ambiente. pueden ser sustituidas por las válvulas artificiales.

La prostéticas figura 3 nos muestra el empaque

El plástico más utilizado para envasar bebidas es un poliéster, el politereftalato de etilen-glicol, o simplemente PET, material que posee una barrera excelente a los gases, propiedad que lo posiciona en muy buen lugar en el mercado del envase de bebidas carbonatadas (ver Tabla II).

una especie de sándwich. Por ejemplo, la estructura consta de tres capas. La central es de nylon y posee un espesor tal que proporciona a la estructura las El empaque debe poseer, además, propiedades de barrera. Las otras dos buena resistencia mecánica, ya que es capas, una exterior y la otra interior Los dos principales de válvulas común quetipos el proceso de empacado se y en contacto con el alimento, son Además, posee una muy buena transFigura 5. Implantes de espina dorsal. prostéticas del corazón son mecánicas realice al alto vacío.

La facilidad con la de PEBD. El sello se realiza sobre parencia y estabilidad dimensional, y biológicas. que se selle la película plástica también esas capas y éstas son las que están lo que permite su utilización en el es importante. Un plástico que cumple en contacto con la maquinaria de envasado de otro tipo de productos.

Implantes dentales.El surgimiento facilitando de esta de dicho que reemplazará la raíz del con la mayoría de las características manufactura, los implantes dentales ha influenciado diente. mencionadas es el nylon; sin embargo, manera la operación de empaque. grandes cambios en la odontología Las válvulas mecánicas son excelentes es un material relativamente caro y Así, con un empaque laminado o clínica enque la forma segunda mitad del siglo Espina dorsal.- El primer procedimienenhigroscópico. términos de durabilidad, perocoextruido una estructura muy Esto último afecta XX. to quirúrgico por un disco herniado son obstaculizadas por de subarrera; tendenciamulticapa, se obtiene la combinación fuertemente su propiedad torácico fue reportado por Middleton a coagular la sangre.

Las válvulas además, es difícil de procesar, y sus de propiedades necesarias para la Mediante técnicas quirúrgicas y Teacher en 1911. biológicas son de menor durabilidad y temperaturas de sellado son elevadas aplicación deseada. Ver figura 4. específicas, es posible reemplazar se deben sustituir periódicamente. y están dentro de un rango estrecho. piezas dentales perdidas, por otras Desde los años 1930 hasta la ALUMINIO Y PLÁSTICO GANAN sintéticas, con las mismas funciones y actualidad, se emplea el material Por el contrario, el polietileno de TERRENO gran duración. metálico en prótesis en las cirugías. baja densidad (PEBD) es barato, fácilmente procesable, y su sellado La prótesis consta de tres partes En 1966 se hizo la primer cirugía no presenta ninguna dificultad; fundamentales, llamadas corona, con prótesis, substituyendo un disco posee buenas propiedades ópticas, perno o muñón, que soportará a la cervical. y presenta una barrera razonable a corona y el implante propiamente la humedad. Su gran desventaja es que resulta permeable al O2 y a los compuestos orgánicos. Pareciera que una combinación de ambos plásticos solucionaría nuestro problema de empaque.

Otros materiales muy utilizados son el polietileno de alta densidad, Nació en Plowce-Sanok, Polonia. Es ingeniero mecánico y tiene una Maestría en Mecánica, de laPEAD. Universidad Politécnica de Cracovia (PC), en Polonia. Hizo estudios posgrado en la Facultad Construcción de Barcos Una de las opciones que utiliza la Endeeste material se de envasan agua y y Máquinas, en Zagreb, ahora Croacia. Su leche, Doctoradoen en Ciencias Técnicas es dede la Universidad industria alimenticia para el empaque presentaciones galón o PC. de alimentos con alto contenido de medio galón, y cloruro de polivinilo, lípidos es, en efecto, una combinación Fig. 4. Salchichas empacadas utilizando para el sustituto de leche en polvo y de PEBD y nylon, lo que proporciona una película coextruída en base nylon. aceites; como comentario general, la al producto una vida de anaquel de diferencia entre el PEBD y el PEAD varias semanas y ¡sin refrigerar! El Lejanos están ya aquellos días en los consiste en su densidad; la del empaque, en este caso, consiste en una que la leche y las bebidas gaseosas se primero situada alrededor de 0.91estructura formada de varias capas encontraban 0.93 gr/cm3 y la del segundo en un sólomecánico en envases de vidrio, Es ingeniero electricista por la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL, donde de película plástica de materiales y gran parte deen0.94-0.96 gr/cm3. trae de de realizó la latería en envases también sus estudios de Maestría yrango Doctorado el programa de Doctorado Esto en Ingeniería Actualmente pertenece Sistemacomo Nacional de Investigadores un y a laaumento Sociedad Mexicana diferentes, unidas entre sí para formar de acero.Materiales. consecuencia en el de El aluminio, junto conal los

Zygmunt Haduch

Marco Antonio Loudovic Hernández-Rodríguez

Figura 4. Biomateriales para corazón.

Fundidores.

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Materiales Materiales

BIOMATERIALES: porcentaje de cristalización del PEAD, con el consiguiente aumento en sus propiedades de barrera.

INDUSTRIA AUTOMOTRIZ Desde los años 70, década en la que se produjo una de las peores crisis de energéticos en el mundo, las tendencias de la industria automotriz se modificaron. Cambios drásticos en el diseño y manufactura de los vehículos automotores condujeron a una mejoría en los procesos de combustión y a una reducción en el peso de los vehículos, lo cual a su vez condujo a una notoria disminución en el uso de combustible.

MATERIALES PLÁSTICOS MÁS UTILIZADOS Entre los materiales plásticos más utilizados está el polipropileno -alrededor del 2.6 por ciento en peso del total de plásticos en el automóvilel cual se utiliza, entre otras cosas, para formar el panel de instrumentos, figura 6, o el ensamble de una sola pieza (que reemplaza a cinco piezas metálicas) formado por la tapa del abanico del radiador, el recipiente para el refrigerante, y para el líquido de los limpiadores (delantero y trasero) y el túnel de llenado de estos últimos contenedores.

También podemos mencionar al nylon –alrededor del 4.3 por ciento en peso del total de plásticos en el automóvil- el cual se emplea como soporte a los espejos laterales, volante de la dirección, tapas en las ruedas, etcétera. Ver figura 7.

Características y aplicaciones

La disminución en el peso se dio de dos maneras: por un lado, las dimensiones se redujeron y por el otro se sustituyó el acero por materiales de

El polietileno de alta densidad -0.7 por ciento en peso del total de plásticos en el automóvil- se encuentra formando los tanques de una sola pieza para almacenar la gasolina. Otros materiaDoctor Zygmunt Haduch les plásticos, como los acrílicos, los Catedrático UDEM Investigador del SNI Nivel III policarbonatos, PVC y materiales zhaduch@udem.edu.mx compuestos, tienen aplicaciones

importantes en esta industria; pero limitaciones en cuanto a espacio nos impiden continuar con la descripción.

Como conclusión, podemos decir que estos materiales sintéticos llamados plásticos, cuya comercialización data de los cercanos 1950, han afectado a tal grado nuestro mundo que, tal y como lo conocemos actualmente, difícilmente podría concebirse sin ellos.

Fig. 7. Palanca para accionar las direccionales de un vehículo, fabricada en nylon.

Doctor Marco A. L. Hernández-Rodríguez Profesor Investigador FIME/ UANL mhernandez@gama.fime.uanl.mx Fig. 6. Panel de instrumentos de una Mini-Van Dodge construido en polipropileno.

E

Referencias Jeffrey L. Meikle, American Plastic. A Cultural History, Rutgers University Press, New Jersey (1997).

l siglo XXI se ha caracterizado por un Herbert Morawetz, Polymers. The Origin and Growth of a Science, Dover Publications, New York desarrollo dinámico de nuevas áreas, (1985).

Malcom P. Stevens, Polymer Chemistry. An Introduction, Oxford University Press, New York (1999) las cuales conjuntan conocimientos APC Year-End Statistics for 2000, American Plastics Council (2001). menor densidad, aluminio y plástico, de varias ciencias y disciplinas: medicina- Havis Dawson, Envases desechables de bebidas, Reportero Industrial, Oct. (1994). básicamente.

Así, llegamos aeconomíalos S. Schäper, H.G. Haldenwagner; Ecological and energy balance with regard to the various materials ingeniería, psicología-logística, used in the automobile industry en Plastics in Automotive Engineers, editada por H.G. Haldenwagner modelos de la década de los 90 en mercadotecnia, entre otras. Dicho desarrollo el peso promedio un auto de y L. Vollrath, Hanser Publishers, Munich (1994). esdonde el resultado directo de la de combinación G. Horsch, Innovative Plastics Applications on the Porsche 911 Carrera, en Plastics in Automotive mediano (Jetta,del Cavalier) del orden Engineers, editada por H.G. Haldenwagner y L. Vollrath, Hanser Publishers, Munich (1994). las necesidades mundoescontemporáneo 400 kilogramos, y dede ellos, casi del y de la mil admirable capacidad ingenio el 15 por ciento peso ser humano, la en cual secorresponde ha distinguido a materiales plásticos.deEsto también en por la característica innovación se presenta en automóviles de lujo. diferentes áreas del conocimiento.

Tal ha Por ejemplo, un Audi Avant sido el caso de la bioingeniería,C4 en de donde mil 396una kilogramos, y de de Es ingeniero químico y tiene una Maestría en Ciencias, con Especialidad en Ingeniería Química, ambos grados se1994 han pesaba desarrollado gran cantidad académicos por la UANL. Su Doctorado PhD, con Especialidad en Ingeniería Química, es de la Escuela ellos 200 kilogramos eran de el plástico; aplicaciones biomédicas con objeto dePolitécnica de Montreal, Canadá. Ha sido catedrático en las Facultades de Ciencias Químicas y de Ingeniería 6 de los mil 365 kilogramos que pesa acrecentar la calidad de vida de muchos Mecánica y Eléctrica de la UANL. un Porsche 911 Carrera del año 1994, pacientes. el 15.6 por ciento eran de plástico.

Carlos Alberto Guerrero Salazar Virgilio Ángel González González

El desarrollo de la medicina es posible De ahí, 154 kilogramos están en la gracias a equipo e implantes especialmente carrocería, 35 en el sistema eléctrico, diseñados y construidos por especialistas en 18 enáreas: el motor y 6 en los sistemas de Es químico industrial y tiene una Maestría en Ciencias, con especialidad en Química Orgánica, ambos grados varias medicina, mecánica, electrónica, académicos por la UANL. Su doctorado en Ingeniería de Materiales es de la misma institución. Hizo una suspensión dirección. entre otros. ingeniería de ymateriales, estancia de investigación en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros, en Madrid, España.

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Plásticos comunes cialistas es capaz de diseñar y fabricar aparatos e implantes necesarios para pacientes que requieren la sustitución total o parcial de un elemento de su organismo: pulmones, corazón artificial, estimuladores cardíacos, varios tipos de prótesis, etcétera.

Materiales Materiales

Y se ahorra en la investigación mediante modelos constitutivos Un grupo multidisciplinario de espe-

adquieren mayor valor a través de sus compósitos INGENIERÍA BIOMÉDICA A fin de educar profesionistas capaces de este tipo de desarrollos, las univerDoctor Jaime sidades enBonilla el mundo abrieron varias Investigador adscrito al Centro carreras que unen conocimientos en de Innovación en Diseño y Tecnologías diversas aéreas de la ingeniería con la ITESM, Campus Monterrey medicina, biotecnología, bioingeniería, Director de Relaciones con Egresados del biomecánica e de ingeniería Sistema Tecnológico Monterrey.biomédica, y la formación en biomateriales es jbonilla@itesm.mx una de las importantes materias en el Ingeniera procesoAlejandra de educación de expertos en de la Vega Oyervides ingeniería biomédica.

Tabla 1. Propiedades mecánicas de aleaciones biocompatibles.

Idealmente, una prótesis implantada PROPIEDADES REQUERIDAS debe funcionar satisfactoriamente EN LOS BIOMATERIALES Las características exigidas por el durante toda la vida del paciente, Egresada de la Maestría en Sistemas de cuerpo humano para una articulación de manera que no sea necesario su Manofactura. ITESM Los biomateriales, sustancias naturales artificial hacen que las propiedades reemplazo. Sin embargo, en los diseños o sintéticas cuya misión es reemplazar requeridas en los materiales utilizados actuales, la vida de las prótesis varía una parte o alguna función de nuestro en prótesis sean muy restrictivas. Por entre 10 y 15 años para el caso de la organismo, de forma segura y fisio- esta razón, se requieren materiales prótesis total de cadera, por lo que lógicamente aceptable, se pueden biocompatibles; es decir, materiales existe un gran interés en la comunidad clasificar de diversas formas: según su que produzcan un grado mínimo de científica por desarrollar prótesis de rechazo en el cuerpo humano. Los mayor durabilidad para la creciente composición n la últimaquímica, década, en los biometales, nanotufluidos corporales son altamente longevidad de que actualmente goza biopolímeros, biocerámicos, biocombos de carbono y las nanofibras puestos y semiconductores; según su corrosivos, y las aleaciones metálicas la población. de carbono han sido ampliamente deben ser resistentes a la corrosión. origen, en como naturales y sintéticos. investigadas refuerzo de comOtro aspecto que se debe considerar BIOMATERIALES METÁLICOS pósitos poliméricos, debido a sus inteson las propiedades mecánicas, las En la década de 1920, Reiner Erdle y Otra forma más práctica de clasificarresantes y superiores propiedades quienes unieron sus cuales son de suma importancia en impregnación la Charles Orange, los son los dispositivos implantables, mecánicas, térmicas y eléctricas (1- Figura 1. SEM, que muestra la falta de de la matriz conocimientos de médico dentista selección de materiales para prótesis, los cuales se implantan un tiempo 3). Estas características, combinadas en las fibras. y metalurgia respectivamente, desadebido a que el sistema músculoen el cuerpo humano para sustituir con su altísima relación entre área rrollaron la aleación Vitallium, que fue esquelético, junto con el movimiento, una función, y los no implantables, superficial y volumen, las hacen exceentre los cuales se el incluyen sondas lentes candidatos para desarrollo de y promueve fuerzas considerables para el primer biomaterial metálico aleado características mecánicas lastenido prótesis. catéteres, entre otros. superiores de un relativo éxito cuando soncon definitivamente materiales ingenieriles de bajo peso en se ha biocompatibilidad y de resistencia se utilizan altos esfuerzos de corte que las del PP puro. Sin embargo,a la relación con sus propiedades.(3-9). corrosión, aceptables para aplicaciones Debido a que las aún superficies de lamientras estas propiedades mejoran, durante el mezclado, presentan prótesismorfológicos quirúrgicas. inducidos Esta aleación articulación están tienenlos en cambios debido a en la contacto, falta de yuna Las nanofibras de carbono son problemas por cientoel de Co, 30 un movimiento entre entre ellas, laspordelascobalto fibras (65 incrementan grado fuerza relativo interfacial producidas por descomposición apropiada por ciento de Cr y 5 por ciento de prótesis están sujetas a desgaste.

Una catalítica de hidrocarburos en fase el polímero y las VGCFs. Lo anterior de cristalinidad, y consecuentementeMo), fue el de partida para una serie de las del desgaste la punto fragilidad del compósito. enconsecuencias una baja adherencia de enalteran de vapor, y tienen diámetros que resulta de de investigaciones multidisciplinarias superficies de los y,implantes es laA fin mejorar las propiedades de fibras con la matriz, al realizar van desde los 5 hasta los 200 nm, y las las el desarrollo de nuevas aplicaciones generación de partículas de desecho. tipo de compósitos, se han hecho de tensión, típicamente se Laesteen longitudes de hasta 100 micrómetros pruebas ortopédicas, para comoincrementar clavos, tornillos acumulación de estas partículas la observa que parte de las fibras en se losexperimentos (4,10,11). y fijadores de huesos fracturados, tejidos circundantes de la articulación matriz, desprenden sin jalar el plástico que lo adherencia de las fibras con la además varios tipos de implantes puede(4,28). causar inflamación y dolor. a través de de alteraciones químicas que rodeaba PROCESAMIENTO DE PLÁSTICOS de reemplazo articular, como cadera, han sido llamadas funcionalizaciones.

Las fibras de carbón obtenidas a rodilla, codo, otras.

Además condicionesAlgunos dehombro, ellos, como el entre de Brandl et de de esalidiar faltacon de las adherencia, partir de vapor de hidrocarburos A pesar mencionadas anteriormente, otro (VGCF por sus siglas en inglés) han estudios como los de Lozano et al. al. trataron de funcionalizar la matriz Posteriormente, la década 1930 aspecto que se debe considerar del uso deenplasma frío,de con demuestran que la rigidez en y laa través sido combinadas con diferentes (9,23) se desarrolla el acero inoxidable grado selección de materiales para implantes matrices termoplásticas (9,10, 12- las propiedades de disipación de resultados interesantes, pues mejora quirúrgicoa 316LQ, que es 16 unpor acero quirúrgicos que sus componentes la tensión en un eléctricaes(ASTM-257) de los la resistencia 25) y termofijas (26,27) utilizando carga con bajo contenido de carbono, sean ligeros, de bajo costo, y sus tecnologías convencionales de compósitos de Polipropileno (PP) ciento, y el módulo de Young en un 18 18 ciento de cromo, 8 por ciento de propiedades, estables adetravés Figura 1. Esquema de los biomateriales, ciento del compósito. concentraciones VGCF, delporpor procesamiento de plásticos y, aunque a ciertas y algunas de sus aplicaciones. níquel, y 2 por ciento de molibdeno. tiempo.

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Materiales Materiales Rolado de un anillo con aplicación aeroespacial (Cortesía Frisa Aerospace).

inglés: Electric Arc Furnace – Argon- (ESR: Electro-Slag Re-melting) y re- por kilogramo; considerando que en Oxigen Decarburation); también se fusión por arco al vacío (VAR: Vacuum 2007 las tendencias en los precios de emplean procesos con hornos de Arc Re-melting), obteniendo entonces aleaciones de hierro y de aleaciones de aluminio oscilan entre $0.60 USD y inducción al vacío (VIM: Vacuum lingotes de fusión múltiple. $1.20 USD respectivamente.

Induction Melting). En el caso de las Figura 2. SEM, muestra incrementoALEACIONES en adhesión deAEROESPACIALES las fibras al acoplarlas químicamente a la matriz. aleaciones base que titanio, seel recurre al uso de hornos con antorchas de Los lingotes de fusión múltiple son Es evidente la diferencia en precios plasma (PAM: Plasma Arc Melting) luego forjados en prensas para refinar con respecto a las aleaciones et al. han acoplado el PP a las VGCF a del su stress máximo de deformación, Otros, como Kelarakis, Los requerimientos microestructura y eliminar aeroespaciales. para obtener lo que se conoceHsia comoandaúnymás través de reacciones involucran comparado con el PP puro.

Chu (14, 15) han acoplado cadenas de los componentes másque críticos en posibles defectos de fundición. lingotes de primera fusión. formación de radicales libres, cortas de PP en la superficie de las lasla aeronaves modernas hacen de los mostrando unel principal incremento en el DE RADICALES LIBRES procesos injertadoLosFORMACIÓN de forja método lingotes así convertidos en barras Connanofibras, objeto de utilizando reducir la PP presencia módulo de Young y en las propiedades Cabe mencionar que, a final de cuentas, con anhídrido maleico, mejorando de impurezas y segregaciones, los deben ser tratados térmicamente de manufactura. la de dificultad estribaa las en empresas obtener una reológicas del material. Sin embargo, a así la de compatibilidad de las ser enviados lingotes primera fusión sonfibras luegoconantes el esperado adhesión entreLasciertas poliolefinas y elastómeros.

Por elotraquebuena partes concentraciones, forjadas deben ser luego los utilizarán como interfacial materia prima vueltos a procesar para llevar rompimiento de las cadenas de PP las fibras y el PP. Esto implica que parte, Fiengan and Tibbets (20) han metal al estado líquido y solidificarlo en la elaboración de componentes de tratadas térmicamente, de acuerdo trabaja en contra de las propiedades se deberá buscar que las tensiones utilizado química húmeda y métodos de manera controlada en operaciones turbinas aeroespaciales. Toda esta a procesos específicos a cada tipo del compósito, superficiales de el ambos oxidantes secos para y acidificar aleación, yenreológicas donde mecanismos hace que precio materiales de las de mecánicas conocidas como segunda tercera latecnología debido al cambiodifusionales en la distribución se acerquen y/o que reaccionen superficie, resultando en cambios desuperaleaciones (para de sea de hasta $64 USDquí-microestructurales fusión: re-fusión con electro-escoria tres veces el valor del módulo de Young micamente. Recientemente, Bonilla pesos moleculares de la matriz y a la

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Materiales Materiales

disminución del poder nucleante de la la mayor de las del aleaciones fibra, debido parte al aumento número de níquel) o adifusionales (para muchas de defectos en su superficie. de las aleaciones base titanio) permiten obtener las propiedades mecánicas Además de considerar el método para deseadas.

Todos los parámetros incrementar la adhesión fibra-matriz, de son elminuciosamente se fabricación deberá considerar proceso de diseñados de y dichos controlados, a fin manufactura materiales.

La de asegurar el control de calidad que extrusión y el moldeo podrían traer la industria demanda. consigo una aeroespacial alineación de las fibras, debido a esfuerzo de corte prolongaefectividad de los procesos de do La en ciertas secciones del producto, Figura 3. Curvas de manufactura se evidencia mediante viscosidad compleja lo que provocaría quebraduras ensayos mecánicoslosen los que versus frecuencia, lineales, contradiciendo resultados materiales de prueba extraídos que inicialmente mostraba excelentes de para una serie de PP sindiotácticos. las partes alfabricadas son evaluadas. propiedades hacerlo en pequeños Ensayos de tensión a temperatura lotes en el laboratorio. ambiente y alta temperatura; ensayos termofluencia y resistencia El de procesamiento de los materiales a carga y temperatura; evaluaciones termoplásticos y sus compósitos, en microestructurales, por microscopía muchas ocasiones requiere considerar y ensayos de fatiga, etcétera, un óptica, gran número de pruebas de ensayo deben efectuarse para asegurar que el y error (PEE) en los equipos de proceso Es licenciado en Ciencias Químicas, egresado del ITESM Campus Monterrey; tiene una Maestría en Ingeniería material con los requerimienQuímica por la Rice University; es doctor en Ingeniería Interdisciplinaria en Polímeros por la Texas A&M para poder cumple lograr artículos de buena University.

Fueaplicación presidente de la Asociación de Ex Alumnos de los Programas de Química.

Pertenece a la tos indicados.

Anillos con aeroespacial rolados y maquinados (Cortesía Frisa calidad sin necesariamente llegar al

Jaime Bonil a

resultado óptimo.

RIGOR EN LOS PROCESOS mismos componentes UnaEstos forma de disminuir las PEE,deben y ser luego inspeccionados las pérdidas por tiempos muertos ypor diversas de técnicas, como desperdicio materiales, es ultrasonido a través y partículas fluorescentes (FPI: del uso de modelos constitutivos, Fluorescent Inspection), de a fin acoplados a Particle las ecuaciones de descartar la presencia continuidad, relacionadas condeeldefectos tipo como microfisuras que pongan de deformación que el material sufre en riesgo la integridad definal. la turbina. para ser llevado a su forma Procesos complejos de maquinado soldadura intervienen paraserque Estey tipo de enfoque ha demostrado las diferentes partes de las turbinas de gran valor, pues no sólo disminuye puedan ser ensambladas, evaluadas el tiempo de investigación de nuevos y luego instaladas civiles materiales en líneasen deaeronaves manufactura y militares. ya existentes, sino también permite ahorrar cientos de miles de dólares, Lossólo equipos motrices que impulsan pues requieren de unas pocas a los aviones comerciales de mediciones viscoelásticas y última de generación, como Boeing el777 pesos moleculares para elvisualizar (con turbinas resultado final. Pratt & Whitney 4077) y el Airbus A-380 (equipado con motores Trent 900), enfoque son capaces Aplicaciones de este han de proporcionar potencias de hasta permitido hacer predicciones 38,180 de kilogramosmáximas de empuje, y desarrollar velocidades de formación 900 kilómetros de velocidades fibras PP de(Bonilla y Mier),por hora. Más aúndeson presiones de impresionantes empuje en líneas los diseños militares que mueven moldeo por soplado (Bonilla y Aguirre) a cazas comode elalta Sukhoi Su-37y, ruso de polietileno densidad máso el F-22 Raptor estadounidense, cuyas recientemente, la forma de la burbuja plantas motrices tienen una potencia en el proceso de película soplada para de 16 mil kilogramos de empuje y polietilenos (Bonilla y Cortés). pueden llevar a estas aeronaves a alcanzar velocidades de hasta 2 mil 500 kilómetros por hora.

Aerospace).

Sociedad Química de México, a la Society of Plastic Engineers y a la Society of Rheology.

A pesar de estos avances tecnológicos, y personal técnico de todo nivel, por la demanda por aeronaves más lo que la oportunidad de desarrollo capaces y eficientes es una constante. profesional en la industria aeroespacial El desarrollo de mejores materiales no excluye a nadie.

[1] Y. Lu, P.K. Liaw,. J.O.M. 2001, 53, 31. la fabricación componentes de of nanoscience, engineering, and technology, 3 [2]para M.Meyyppan, D. Srivastava, de “Carbon Nanotubes”, in Handbook edition, W. A. Goddard III, D. W. Brenner, S. se E. Lyshevski, G. J. Lafrate, Eds., CRC MATERIALES Press, Boca Raton 2003, p. XVIII/1.

OTROS turbinas aeroespaciales mantiene [3] R.H. Baughman, A. Zakhidov, W. de Heer, Science 2002, 297, 787.

AEROESPACIALES par, y Synthesis, es un proceso [4]aR. la Baker, K. Terry Properties andcomplejo: applications of graphite nanofibers. R&D Status and trends in nanoparticles, nanostructured materials, and nanodevices the United States.

Baltimore, World No hay queMaryland, dejarUSA:de señalar que, el diseño y fabricación de inuna Technology Evaluation Center (WTEC), 1997. además de las aleaciones base níquel aleación con aplicación aeroespacial [5] K. Teo, C. Singh, M. Chhowalla, W.I. Milne, Catalytic synthesis of carbon nanotubes and nanofibers, in: Encyclopedia of puede nanoscience llevar and nanotechnology, H.S. Nalwa,Los Editor in chief, American Scientific Publishers,otros California 2004, y base titanio, existen materiales hasta volume 15 1. años. p. 665. de52,ensayo y validación aeroespaciales que son utilizados en [6]procedimientos E. V. Barrera, J.O.M. 2000, 38.

[7]de B. S. la Files.

Processingse of carbon nanotubes for revolutionary AIAA report.

Instituteyof aviones: fabricación deAmerican turbinas misma pueden realizar enspacelaapplications.

Aeronautics and Astronautics, 2000. p. 2000-5345. inoxidables, polímeros, periodo unosR. Ruoff, 10 Phys. añosRev.más, [8]un M. F. Yu, B. S. Files,de S. Arepalli, Lett. 2000, aceros 84, 5552.

[9]para K. Lozano, E. V. Barrera,el J. Appl.

Polym. Sci. 2000, 79,125. que luego material pueda ser aleaciones de aluminio y materiales [10] H. Ma, J. Zeng, M.L. Realff, S. Kumar, D.A. Schiraldi, Compos. Sci. Technol. 2003, 63,1617. compuestos que contrastan con los considerado por losInc.fabricantes [11] Available from: Applied Science http://www.apsci.comde [12] J. Sandler, M. Shaffer, Y. M. Lam, A. H. Windle, P. Werner, V. Alstädt, J. Nastalczyk, G. Broza, K. Schulte, turbinas en sus diseños. Igualmente, materiales utilizados hace apenas 100 C.A.Keun, Carbon nanofiber-filled thermoplastic composites. MRS 2001 Fall Meeting, Boston, MA, USA. 2001. en J.laZhang, fabricación y todos deD. Quian, manufactura [13] Y. Gao, P.los He, J.procesos Lian, L.M. Wang, J. Zhao, W. Wang,años M.J. Schulz, X.P. Zhou, D.L.de Shi.,motores J. Macrom. Sci. Part B – Physics 2006, 45, 671. aeronaves.

Los nuevos desafíos no involucrados están bajo esquemas de [14] A. Kelarakis, K. Yoon, I. Sics, R.H. Somani, X.M. Chen, B.S. Hsiao, B.Chu, Polymer 2005, 46,1159. sonB.J. más los enfrentados [15] A. Kelarakis, K. Yoon, I. Sics, R.H. Somani, X.M. Chen, B.S. Hsiao, Chu,grandes Macrom. Sci.que Part B-Physics 2006, mejora continua.

45, 247. por los pioneros de la aviación, lo cual [16] K. Wiemann, W. Kaminsky, F.H. Gojny, K. Schulte, Macrom. Chem. Phys. 2005, 206,1472.

[17] K. Enomoto, T. Yasuhara, N. Ohtake, requieren New Diamond and Frontier Carbon Technology 2005, 15,59.sobre los futuros nos hace reflexionar Todas estas actividades de [18] B. A. Higgins, W. J. Brittain, Eur. Polym. J. 2005, 41, 889. logros tecnológicos que están por personal capacitado para realizarlas: [19] E. Hammel, X. Tang, M. Trampert, T. Schmitt, K. Mauthner, A. Eder, P. Potschke, Carbon 2004, 42,1153.

[20] I. C. Finegan, G. G.científicos, Tibbetts, D. G. Glasgow, J. M. Ting, M. L. Lake, J. Mater. Sci. 2003,38, 3485. venir. ingenieros, diseñadores

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NacidoTesis en ladeCiudad deITESM México, es doctor en Ciencias [30] Mier, Rodolfo; Maestría.

Campus Monterrey, 2003. de la Ingeniería con Especialidad en Materiales, por la Facultad de Ingeniería y Eléctrica (FIME) de la UANL. Ha desempeñado actividades de [31] Juan Aguirre; Tesis de Maestría.

ITESMMecánica Campus Monterrey, 2000. investigación y desarrollo la industria y actualmente es Senior Metallurgist del Departamento [32] Leonardo Cortés;Tesis Doctoral:en ITESM Campus siderúrgica Monterrey, 2006.

Octavio Covarrubias Alvarado

de Investigación y Desarrollo en Frisa Aerospace. Participa como catedrático en FIME, y es miembro del Comité Técnico de la Carrera de Ingeniero en Aeronáutica de esta misma escuela.

27 39

Materiales Materiales

PROCESAMIENTO DE ALEACIONES

AEROESPACIALES

Polímeros y fármacos:

Doctor Octavio Covarrubias Alvarado

Senior Metallurgist Departamento de Investigación y Desarrollo / Frisa Aerospace ocovarrubias@frisa.com

una combinación ganadora L

os materiales aeroespaciales llevar al aire el primer artefacto “más por los hermanos Wright en la comienzan su aplicación prác- pesado que el aire”, propulsado por fabricación de bicicletas. tica desde 1783, cuando los un rudimentario motor a gasolina. primeros globos de aire caliente Esta máquina voladora, llamada EVOLUCIÓN EN LOS DISEÑOS Maestro en Ciencias Jesús Ángel Gallegosconstruida con tela, DE MOTORES eran fabricados con materiales tan Valencia Flyer, estaba Departamento de Química / ITESM simples como papel o tela.

Hacia bastidores de madera y cables de Desde entonces, los diseños de los movalencia@itesm.mx tores evolucionaron a fin de satisfacer 1852, Henri Giffard realiza el primer acero. necesidades de aviones más rápidos vuelo controlado de un globo o suficientes paraingenios, ser considerados camino,diseñado cuando yelconstruido fármaco es desarrollo un de pequeño un nuevoEl motor, Estos basados en dirigible,l utilizando porunay capaces. las etapas posteriores de evaluación, nueva entidad química, se inicia fármaco, desde su descupropulsor de vapor alimentado con Charlie Taylor, fue hecho con aluminio en el movimiento de pistones para hasta al compuesto final, con la síntesis de una Inspirado cantidad dehacer brimiento concepción, hastay hierro girarllegar las hélices de los aviones, carbón, para cubrir ouna distancia de a partir de chatarra. que si bien no es el ideal, puede compuestos potencialmente efectivos, su entrada en el mercado, representa 27 kilómetros, a una velocidad de 10 en los motores para automóvil de la eran fabricados con aleaciones conrepresentar un avance importante delyorden decenas de millar cuandovencionales un gran en recursosépoca de hierro, y, en casos exkilómetros por esfuerzo hora. con elde fin de disminuir el peso en ciertas terapias. utilizan técnicas de química humanos y económicos en undel semismo, el diseño era bastante cepcionales, aleaciones de aluminio. combinatoria. periodo prolongado.

Dependiendo Hacia 1903, el concepto del simple; con un peso de 68 kilogramos Estos motores permitieron potencias De esta forma, de aproximadamente de la terapia por desarrollar y de 3 mil 500 CV y velocidades de aeroplano ya estaba maduro, y el y una potencia de unos 12 CV; hacía de hasta cinco mil compuestos entran Cada uno de ellos es sometido a la empresa que lo haga, se estima vigentes 17 de diciembre de ese mismo año, girar dos hélices impulsoras, mediante 704 kilómetros por hora, aúnque a pruebas preclínicas, solamente diversas pruebas para discriminar que se invierten entre 500 y dos los hermanos Wright consiguieron cadenas similares a las utilizadas en nuestros días. los que no reúnen las características uno es aprobado [2]. ¿Por qué esta mil millones de dólares [1], y ese

E

36 28

Materiales Materiales

Hacia la década de 1930, Inglaterra y Alemania lideraban el desarrollo de turbinas para aeronaves. En 1939, la Ernst Heinkel Company desarrolló y construyó el primer jet propulsado por una turbina, conocido como HE178; el concepto británico ideado por Frank Whittle cristalizó, en 1941, en un jet llamado Gloster E28/39.

Estas primeras turbinas, fabricadas principalmente con aleaciones de hierro, desarrollaban potencias de hasta 500 kilogramos de empuje (unidad de medida de potencia para estos dispositivos) y permitían velocidades que alcanzaban los 870 kilómetrosbiodegradables por hora.

Micropartículas de poliortoéster a las 9 y 16 semanas de implantación en conejos.

Estos desarrollos fueron orientados a aviones militares, como el Messerschmitt Me 262, y la principal de los era su ¿Qué vida útil(propiedades de transporte e in situ) Mejoría de las propiedades tasalimitante tan baja demotores aceptación? limitada, que alcanzaba un máximo posibilidades existen de aprovechar dey origina el concepto de profármaco. organolépticas. horas. La principal razón para esteLos profármacos son sustancias Mejoría en la estabilidad y en las los 25compuestos que no lograron pobre desempeño está relacionada obtenidas mediante una modificación propiedades de solubilidad. superar las últimas barreras? con las condiciones de operación a lasconveniente de los fármacos origiReconstrucción moderna del motor de aluminio y hierro utilizado por los que son sujetos los materiales con losnales, hermanos en el Flyer www.wright-flyer.net). y sonWright diseñados para (Referencia: superar Los PROBLEMAS ASOCIADOS primeros polímeros fueron que FÁRMACOS se fabrican las turbinas. problemas farmacéuticos (de acción) seleccionados para sistemas de A LOS

En forma general y simplificada, y farmacocinéticos (de transporte) liberación controlada de fármacos En algunos puntos, la temperaturaasociados con la molécula original, en base a sus propiedades físicas: cuando un fármaco es administrado puede ser superior a mil gradosque mente utilizados hasta nuestros días.

NUEVAS de otraTÉCNICAS forma limitan su utilidad a un paciente, debe llegarlos al torrente centígrados, y promover reacciones Por supuesto, a estas DE FABRICACIÓN sanguíneo para ser conducido al sitio clínica.

Poliuretanos, por sumodificaciones elasticidad. de oxidación y deterioro de las “superaleaciones” han ocurrido En la década de 1940, la industria específico en el cual debe actuar y Polisiloxanos o siliconas, por su propiedades mecánicas.

Por supuesto, con elaislante. objetivo de mejorar sus ya de la aviación impulsó el desarrollocapacidad DE LOS POLÍMEROS activar una respuesta beneficiosa para APLICACIÓN las aleaciones utilizadas entonces sorprendentes capacidades, y este y la fabricación de aleaciones para la recuperación y el mantenimiento de En esta área, los polímeros, tanto Polimetacrilato de metilo, por su eran producidas mediante técnicas término ha sido empleado para turbinas que fuesen capaces de naturales como sintéticos, han en- transparencia y resistencia mecánica. la salud. de metalurgia convencionales, comocontrado resaltar estas características respecto mantenergran sus propiedades mecánicas aplicación y han Polialcohol vinílico, por su afinidad al en presencia y sucontribuido otros materiales metálicos. y de servicio por decenas de miles deaguade al mejor aprovechamiento Losfusión problemas asociados adelosaire, fármay resistencia. metalurgia aún no era comprendida horas.

A este respecto, las aleaciones cos y que impiden su aceptación defi- de moléculas que por si mismas no Polietileno, por su tenacidad y ausencia del todo.

Hacia 1960, procesos viables de fabase ser hierro evolucionaron comode hinchamiento. usadas en aplicaciones nitiva están relacionados con este podrían bricación para aleaciones base de titanio aceros inoxidables, mediante la modelo de acción, llamado modelo médicas, sin mencionar el lugar que Polivinilpirrolidona, por su capacidad permitieron su uso: algunas aleaciones adición y níquel han ganadode porcromo si solos, debido durante a sus suspensión. farmacocinético, y son: de titanio son tan resistentes como el 1950: la aleación A-286, utilizada propiedades inherentes en aún prótesis y convencional ohan más, pero 40 por en nuestros días, tiene sus inicios en suturas, entre otras.

La estructura molecular no es la mejor Másacero recientemente surgido ciento más ligeras.

Esta ventaja dicho periodo.

Nuevas técnicas de polímeros específicos para el áreahizo para su conducción y liberación en el que aleaciones como el Ti 6-4 o el Ticomo laenfusión al vacío, El fabricación, uso de polímeros el diseño de ymédica, los cuales son biodegradables, sitio de acción.

6-2-4-2 sustituyeran componentes metalurgia secundaria especializada, profármacos ha aportado beneficios y sus productos de degradación son fabricados con aleaciones base hierro permitieron que las aleaciones base por medio de: de baja toxicidad: Sólo una fracción menor de la administrade las zonas frías de las turbinas; la cobalto y base níquel sustituyeran casiPolilactidas da alcanza el área objetivo, ya que es (PLA) consecuente reducción de peso las por completo el uso de hierro en lasPoliglicolidos metabolizado o eliminado rápidamente.

Aumento de la biodisponibilidad y (PGA) hace entonces más eficientes. críticas de la barreras turbina. delzonas pasajemás a través de varias Poli (lactidas-co-glicolidos) (PLGA) La mayoría de los fármacos actúan en sitios no deseados, produciendo efectos secundarios, en ocasiones muy severos.

Esto marca una diferencia entre la forma en que un fármaco se adminisde una en turbina 900 tra Montaje y la forma queTrent es efectivo (Referencia: www.rolls-royce.com).

biológicas.

Polianhídridos LINGOTES DE PRIMERA FUSIÓN En el periodo 1950 ade1970 era clara laPoliortoésteres Aumento en la duración los efectos viabilidad de las aleaciones base níquel La tecnología de fabricación de las farmacológicos. aleaciones base níquel incluye en la fabricación de losencomponentes Incremento en la liberación el sitio Éstos pueden ser usados como parteuna primera fusión mediante el más críticos de las turbinas, y aleaciones de una mezcla física del fármaco uso con de específico (direccionamiento). hornos de arco eléctrico y operaciones con nombres como Alloy X, Waspaloy, el polímero, y mediante mecanismos Disminución de toxicidad y efectos convertidores de decarburación Alloy 718, etcétera, aparecieron y sede con difusión, degradación o hinchaadversos.

han convertido en materiales amplia-

con argón (EAF-AOD, por sus siglas en

29 37

Materiales Materiales

sinterización y fluencia (creep). La ciencia de defectos puntuales tiene también una gran importancia en el entendimiento de propiedades electrónicas de muchos cerámicos aislantes y semiconductores.

Otra innovación con gran aplicación y todavía en desarrollo es la del formado de hojas de cerámica mediante el proceso de colado en cinta (tape casting). Cortando y colando se producen ensambles multicapas que pueden ser metalizados para hacer capacitores multicapas o interconectados en tres dimensiones para formar chips electrónicos.

carburo de silicio, el nitruro de silicio, el boruro de titanio y muchos otros.

INNOVACIONES EN EL RECUBRIMIENTO CERÁMICO Los progresos en la tecnología de cerámicos en el último siglo tienen Los requerimientos de la industria una enorme variedad de aplicaciones. automotriz de aceros de alta Por ejemplo en los automóviles, resistencia, libres de inclusiones aunque son comúnmente olvidados, refractarias, han orientado hacia la los artículos cerámicos pueden producción de refractarios de la mayor Actualmente, un nitruro de alúmina ser encontrados en muchos de los calidad en contacto con el líquido. Los recubierto con sílice, el cual es dispositivos y sistemas de hoy en recubrimientos tradicionales de arcilla conductor térmico en mucho mayor día, tales como motores de cerámica. quemada han sido remplazados por la medida que los compuestos moldeados Desde las primeras innovaciones, altaRepresentación alúmina, el carburo artísticade desilicio y el estándar, es aprovechado para una tales como los tapones inyectores carbón en hornos industriales de alta gran gama de tipos de microchip. Sus y las ventanas de vidrio, hasta los la acción de un conjugado polimérico La en sílice la superficie temperatura. o la altadealúmina precursores estuvieron en desarrollo censores modernos que controlan célula.

Se muestra entrada durante los años treinta, cuando los la ignición. Los recubrimientos de sonuna ahora usadas en los la altos hornos. del conjugado (endocitosis) al ceramistas iniciaron sus trabajos cerámicos son usados para una gran interior de la célula. partiendo de silicatos naturales hasta variedad de propósitos, incluyendo HORNOS DE ULTRA POTENCIA La fabricación de acero ahora se lleva llegar a los polvos sintéticos que más resistencia al desgaste, resistencia a cabo, en su mayor parte, en hornos tarde serían requeridos por la cerámica a la erosión, protección térmica, básicos de oxigeno (BOF) y en hornos de alta tecnología. En la segunda mitad control de propiedades ópticas y de arco eléctrico de ultra alta potencia. del siglo XX, los ceramistas trabajaron aislante eléctrico. Las importantes El refinamiento lasincluyen técnicas especiales, como vezcaracterísticas menos con arcillas simples y lainnovaciones La magnesia, combinada con grafito o cadacon en estaen área el de síntesis de polímeros y el mayor fluorescencia, que permiten darle un miento de la matriz polimérica, el carbono, es usada como recubrimiento se produjeron avances y mejorías en lo recubrimiento cerámico por rociado conocimiento de los de mecanismos conjugado mediantede flama, fármaco es de manera contro-queseguimiento respecta a losalaspectos de pureza refractario.

Laliberado resistencia de este el recubrimiento control moleculares a nivel celular implicados técnicas ópticas de análisis, e lada en el sitio donde se instale esta recubrimiento, en combinación con y al conocimiento de varios materiales térmico, etcétera. en el desarrollo de las patologías, investigarsinterizados, de qué manera se absorbe, combinación. como el nuevas técnicas de conservación ca- cerámicos permitirá que esta área continúe distribuye y elimina en un organismo liente del recubrimiento, ha extendido Sin embargo, la aplicación la vida de los hornos tanto comomás y con qué velocidad lo hace [5]. Estas aportando innovaciones importantes avanzada deenlos polímeros en el área aplicaciones se han extendido hasta el para su tratamiento efectivo.

10,000 coladas BOF. es en la forma de conjugados, en los uso de polímeros para la entrega de cuales el fármaco, o una combinación material genético [6] y actualmente es de varios, se une químicamente a la posible encontrar estas aplicaciones a estructura del polímero [3]. Khole nivel comercial. y colaboradores [4] reportan un nanodispositivo polimérico altamente cargado mediante la unión química de moléculas de ibuprofeno. Se lograron unir 58 moléculas del fármaco. Este conjugado se marcó con una etiqueta de temperaturas el contorno de(UANL); la Es licenciado en Química Industrial y maestro Perfil en Ciencias con especialidad en en Química Orgánica fluorescente y se realizaron estudios del en trasbordador espacial durante del candidato a doctor en Ciencias de la Ingeniería, superficie con especialidad Biotecnología (ITESM), y coordinador in Vitro.

Certificado de Tecnologías de Plásticosayla Resinas del ITESM. su lanzamiento y su reingreso atmósfera

Jesús Ángel Valencia Gallegos terrestre.

Comparando resultados contra Micro estructura de los un refractario los en del fármaco puro, (CaZrO3) se encontró basado circonato de calcio electro con precipitación unafundido supresión de prostaglandina eutéctica de magnesia en 30 minutos,(MgO). contra una hora del fármaco puro. Adicionalmente, se pueden anexar moléculas que reconocimiento En permitan contraste elcon los metales, por los un tipo particular de células, logrando cerámicos cristalinos son fabricados una alta por especificidad, como másasícomúnmente consolidación es el scaso del uso del ácido fólico, de polvo (sinterización).

El proceso de cuyo celularpara específico fusión es receptor también usado vidrios, es sobreexpresado en células ciertos vidrio-cerámicos, monocristalesde y una tipos de cánceres, como el de próstata pequeña cantidad de los así llamados y mama;fundidos adicionalmente, refractarios colados. es posible unir en el mismo conjugado moléculas

34 30

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ciones. Una tercera generación se vislumbra con el desarrollo de nuevos productos basados en magnesia, circonato de calcio y espinel sintético, obtenidos mediante electrofusión, con materias primas de alta pureza.

En la defensa, los cerámicos piezoeléctricos tienen muchas aplicaciones, pero Doctor Kantihan Dassido Roy orientados sus Tushar desarrollos Profesor Investigador del Programa especialmente por la necesidad de Industrias de Posgrado de FIME / UANL mejorar la detección del submarino tdas@ccr.dsi.uanl.mx ultrasónico, utilizando para esto Automotriz transductores piezoeléctricos operana cerámica de alta tecnología es doun enobjeto el rango de Khz. de antes del mundo

L

Materiales Materiales

CERÁMICA DE ALTA TECNOLOGÍA Las propiedades de los cerámicos dependen no únicamente de su composición química, sino también de su estructura cristalina y su micro estructura. Dos desarrollos del siglo XX que han mejorado el análisis estructural de cerámicos son los rayos X y el desarrollo de materiales y diagramas de fase para ceramistas. Los utensilios de cocina cerámica-vidrio son muy conocidos y los elementos térmicos de los hornos eléctricos requieren de una capa aislante de cerámico para operar.

1985

En este sentido, el Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico (CIDET) de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (FIME) de la Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL), en colaboración con RHI Refractories, recientemente desarrollaron la tecnología para producir una tercera generación de refractarios libres de cromo, basada en magnesia y circonato de calcio con adiciones 2000 de Hercynita. 2005 1990

53

amplio y creciente 634Además, un 5700 6100 rango

SENSORES CERÁMICOS

de sensores cerámicos son empleados, cada vez más frecuentemente, en aplicaciones para defensa, automóviElectrónica 1708 3740 11360 12000 les, electrónica y comunicación óptica.

Por otra parte, la posibilidad de hacer crecer grandes monocristales, tales Herramientas 14 92 como el rubí 500y los zafiros 530 sintéticos, para cortar han ampliado el campo de aplicación de los cerámicos hacia áreas como Bio-cerámica 10 la relojería 2030 2150Grandes y la joyería. monocristales son también usados en aplicaciones láseres.

Los cerámicos de alta tecnología se están

moderno. En el tiempo antiguo, se APLICACIONES BIOMÉDICAS usaban piedras cortantes para facilitar Un área de crecimiento para la existencia del hombre; nueva después los cerámicos son metales. las aplicaciones llegaron el acero y otros biomédicas. Mientras las prótesis cerámicas han sidoa comunes En dentales el año 1960 se empezó usar por décadas, en los años plástico de manera abundante.

En lamás recientes elresurgió reemplazo de huesos siguiente etapa la industria de y articulaciones por piezas cerámicas la cerámica de alta tecnología dentro ha “materiales probado su de dureza y de los de valor ingeniería”. resistencia a las sustancias corrosivas Aeronaves 20 aplicando por la industria Aeroespacial y30 del cuerpo El mercado delhumano. mundo de la cerámica

65

70

de Defensa.

Aun cuando sea esto un breve vistazo de alta tecnología es: (en millones de La introducción de los Estados Unidos de las innovaciones en cerámicos dólares). de refractarios fue el 1875 boom de los al Programa del Trasbordador Espacial Total en el siglo XX, nos recuerda 4732 18818 20850que las viró la atención hacia los cerámicos, productos de magnesia-espinel (MgO- aplicaciones conocidas para cerámicos MgAl2O4), los usados como recubrimientos paraSe pronostica de hoyde encerámica día sonde apenas el inicio de vinieron quecuales en el año 2008 aelsustituir total del mercado alta tecnología proteger vehículos del calor generadoserálos la fase siguiente, en una expansión productos con alto contenido de de 24 mil millones de dólares. (>1400ºC) por el retorno de la nave cromo en los hornos rotatorios para continua de descubrimiento científico a la Tierra. Los cerámicos han sido la creciente industria del cemento, y aplicación tecnológica hacia el tercer un éxito desde los años 80, con marcando así la segunda generación milenio. aplicaciones de alta tecnología comoEstos de refractarios este tiporesistir de aplica-Las ferritas hexagonales son ferritas INDUSTRIA ELECTRÓNICA productos enpueden son los cables de fibra óptica y las de bario y estroncio. Éstas son Circuito integrado tensiones de alta velocidad y calor. cubiertas cerámicas magnéticas permanentes; otras El mencionadas circuito integrado está formado proteger del calor a losCapacitores ferritas (suaves) son de materiales porpara una base de materiales cerámicos transbordadores espaciales. donde se montan IC chips.

Los capacitores son componentes de manganeso-zinc y níquel-zinc.

Doctor Guadalupe Alan Castil o Rodríguez

pasivos para almacenar energía Las ferritas tienen las siguientes Los refractarios la bases fabricación El material tradicionalpara de las de eléctrica, y bloquear y controlar el aplicaciones: Transformadores, bode es acero aluminio avanzado éstos Al2O3y de 99.9 porhan ciento de flujo de alterna. Este material está cinas, televisores, etcétera. continuamente, pero al menos pureza. Hay casos donde se usa óxidodoshecho de titanato de bario o de grandes innovaciones pueden serestroncio combinado de una película Piezo-Eléctrico de berilio (BeO). reconocidas. Éstos son los refractariosde paladio, plata o cobre.

Es un aparato de acústica, el cual, colados y los refractarios magnesiaOriginario de Ciudad Victoria, Tamaulipas, semediante graduó como una ingeniero mecánico electricista en la UANL. compresión, convierte Como sabemos que el IC es cada día Ingeniería Mecánica en la misma Universidad, y en 1996 los se hornos básicosFerritas En 1992 obtuvo su Maestría en Ciencias de laenergía mecánica a eléctrica, o,1997 máscarbono rápido y para pequeño, empezaron obtuvo su segunda Maestría en Ingeniería de Materiales por la TU Clausthal, en Alemania; en (BOF) nuevos, y los hornos cuando aplica eléctrica, la son materiales cerámicos a de usaroxígeno materiales como deLas ferritas obtuvo su Doctorado en Ingeniería de Materiales.

De 1992 ase 1999 trabajó energía para el Grupo Industrial Peñoles arco eléctrico de ultra alta potencia.con características y desde 1999magnéticas. es Profesor para Ingeniería convierte de Materiales aenenergía la UANL. Actualmente mecánica.es Subdirector del cordiarita y mullita.

Posgrado de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Otro gran avance en tecnología

31 35

Materiales Materiales

Un toroide hecho con ferrita Un toroide bobinado para hecho uso. con ferrita bobinado para uso.

Los bio-cerámicos de mayor uso son: Sus principales aplicaciones son: Fibra de cerámica con método del Los bio-cerámicos mayor uso son: Fibra de cerámica con método del alúmina, Sus principales aplicaciones zirconia, de hidroxyapatita acelerómetros, sensores de presión,son:Sol-Gel alúmina, zirconia, Sol-Gel acelerómetros, sensores de presión, y compuestos.

Sus hidroxyapatita principales ultrasonido, transductores etcétera. y compuestos. principales ultrasonido, transductores etcétera. Con el proceso de Sol-Gel se puede aplicaciones son en Sus válvulas de aplicaciones en articulares válvulas de Con el fibra proceso de Sol-Gel se puede artificial,son prótesis producir cerámica que no corazón Sensores articulares producir fibra cerámica que node corazón cadera yartificial, rodilla, prótesis sustitución de fase de vidrio; normalmente LosSensores sensores de cerámica son contiene de cadera y rodilla, sustitución contiene fase de vidrio; normalmente Los sensores de cerámica son materiales semiconductores, los son productos de SiC, Al2O3, Al2O3- tejido, tendones artificiales etcétera. de son SiC,-SiO Al2.OEstos materiales semiconductores, , Al2O3- tejido, tendones artificiales etcétera.

3 cuales transmiten corriente eléctrica losZr2O , Alproductos O -B2O-SiOde , ZrO 2 2 2 cuales transmitenespecíficas, corriente eléctrica Zr3 2O3,2 Al3se O3-B2O-SiO ZrO -SiO . EstosCERÁMICAS SUPERPLÁSTICAS 2 usan 2 2 de bajo condiciones en productos para2, abrasivos CERÁMICAS bajo condiciones específicas, en productos se usan para abrasivos deSe trata de una SUPERPLÁSTICAS cerámica de zirconia general con presencia de un gas. alta calidad, fibra óptica, etcétera.

Se trata una cerámica(PSZ). de zirconia general con presencia de un gas. alta calidad, fibra óptica, etcétera. parcialmentede estabilizada El Su uso principal es en monitoreo parcialmente estabilizada (PSZ). El Su uso principal es en monitoreo material, después de la deformación, de ambiente, control de ambiente, BIO-CERÁMICA material, despuéssimilar de la deformación, de ambiente, de de ambiente, una dureza a la del manejo de energía,control monitoreo gas La BIO-CERÁMICA bio-cerámica se ha desarrollado tiene tiene una dureza a la del manejo de energía, monitoreo de gas La bio-cerámica se ha desarrollado componentes combustible y tóxico, etcétera. muy rápidamente por los resultados diamante. Su uso será ensimilar diamante.

Su uso será en componentes combustible y tóxico, etcétera. muy rápidamente por los resultados que ha tenido en los últimos años. La de motores de explosión y equipade motores de explosión equipaque ha tenido los últimos años. Lamiento de reactores nucleares. yComo MOTORES DE CERÁMICA comunidad de en médicos-científicos miento de reactores nucleares.

Como MOTORES DEdiseñado CERÁMICA médicos-científicos visto, la cerámica de alta En Japón se han motores de usacomunidad la palabra de bio-cerámica en los hemos hemos visto, la cerámica de En Japón se han diseñado motores de usa la palabra bio-cerámica en los cerámica, los cuales están trabajando productos de cerámica usados en el tecnología tiene una perspectiva muyalta tecnología tiene una como perspectiva muy cerámica, los cuales trabajandocuerpo productos de cerámica usados en elbuena.

Muchos países, Estados satisfactoriamente.

Losestán productos humano.

Los bio-cerámicos buena.

Muchos países, como Estados satisfactoriamente.

Los productos cuerpo humano.

Los bio-cerámicos Unidos, Japón y Alemania, entre cerámicos están siendo considerados, pueden clasificarse en tres grupos: Unidos, y Alemania, entre cerámicos están pueden clasificarse en tres grupos: otros, han Japón invertido, y continúan porque el motorsiendo puedeconsiderados, trabajar otros, han invertido, y continúan porque el motor puede trabajar invirtiendo en este rubro millones a mayor temperatura, con mayor Casi inerte rubro millones a mayor con mayorSuperficie Casi inerte de invirtiendo dólares en en la este investigación de eficiencia y temperatura, con menor consumo bio-activa de dólares en la investigación de eficiencia y con menor consumo Superficie bio-activa cerámicos de alta tecnología. de combustible. Los principales Reabsorbibles cerámicos de alta tecnología. de combustible. principales Reabsorbibles materiales desarrolladosLos para motores motores de materiales cerámica desarrollados son: nitrato para de silicio de cerámica son: nitrato de silicio (Si3N4), óxido de yatrium (Y2O3), óxido (Si N ), óxido de yatrium (Y O ), óxido 3 4 2 3 de zirconia (Zr2O3). El nitrato de silicio de zirconia (Zr2Opara ). El nitrato de silicio 3 es muy importante la aplicación muy importante la aplicación en es rotores de turbina, para generador de en rotores de turbina, generador gas, válvulas, componentes del pistón, de gas, válvulas, componentes del pistón, Trabajó en la industria de Alemania, Grecia, y en 1981 se integró al grupo Peñoles, en México. Desde 1997 y cojinetes y acoplamiento de inyector Trabajó en laesindustria Alemania, Grecia, y en 1981 se integróen al la grupo Peñoles, en México.

Desde 1997 y hasta la fecha, profesorde investigador del Programa de Posgrado Facultad de Ingeniería Mecánica y cojinetes y acoplamiento de inyector hasta la fecha, es profesor investigador del Programa de Posgrado en la Facultad de Ingeniería y Eléctrica, de la Universidad Autónoma de NuevoMecánica León. de combustible.

Eléctrica, de la Universidad Autónoma de Nuevo León. de combustible.

Tushar TusharKanti KantiDas DasRoy Roy

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Materiales Materiales

Prospectiva Prospectivatecnológica tecnológica de delos losmateriales materialescerámicos cerámicos para paraelelTercer TercerMilenio Milenio Doctor Guadalupe Alan Castillo Rodríguez Doctor Guadalupe Alan Rodríguez Subdirector del Posgrado en Castillo la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica / UANL Subdirector del Posgrado en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica / UANL g8183617270@prodigy.net.mx g8183617270@prodigy.net.mx

LL

os avances tecnológicos son os avancesclave tecnológicos controladores de la eco-son controladores clave de comla economía mundial altamente nomía mundial altamente competitiva de hoy en día. Los materiales petitiva de día. Los materiales contribuyen enhoy dosen terceras partes de entecnológicas dos terceras partes las contribuyen innovaciones actua- de las innovaciones tecnológicas actuales, y en especial los cerámicos juegan les, y en especial los cerámicos juegan muchos aspectos importantes en la muchosmoderna. aspectos importantes en la tecnología tecnología moderna.

tenido un gran efecto sobre éstos en los tenido un gran sobre en los últimos cien años.efecto Además, eléstos cambio últimos cien años.

Además, el cambio de siglo y de milenio señala el paso deun siglo y de milenio señala elsin paso para periodo de crecimiento para un del periodo de crecimiento precedentes desarrollo científico y sin precedentes del desarrollo científico y tecnológico. tecnológico.

Un desarrollo de gran importancia Unla desarrollo de gran yimportancia para cerámica tradicional de alta para la cerámica tradicional de alta tecnología en la última mitad delysiglo tecnología en la última mitad del siglo XX es la solución del equilibrio de Necesidades y oportunidades para XX es la solución del equilibrio Necesidades y oportunidades para Solidificación de cerámicos para fases cerámicas, así como el desarrollo de cerámicos en el futuro son particuSolidificación de cerámicos para cerámicas, así como el desarrollo cerámicos en el futuro son tales particu-obtención de “single crystals” mediante de fases minerales sintéticos fundidos, y larmente evidentes en áreas arcoobtención eléctrico.de “single crystals” mediante de minerales sintéticos fundidos, y larmente evidentes en áreas tales fundidos y colados, usando un arco como computación, comunicaciones, arco eléctrico. fundidos y colados, usando un arco como computación, comunicaciones, eléctrico. De igual importancia es la aplicaciones militares, medicina, eléctrico. De es la aplicaciones medicina, cadaigual vez importancia más sistemátidisminución de lamilitares, contaminación y teriales con propiedades diferentes compilación, compilación, cada vez información más sistemáticon lo propiedades diferentes disminución de laa las contaminación datos y el uso de esta mejoradas; que, a su vez, ca, de transporte.

Un vistazo tendencias yy teriales de datos y el uso de esta información y mejoradas; lo que, su vez,en ca, transporte. tendenciasestimuló el descubrimiento y procesamienel desarrollo de anuevos de la tecnologíaUn en vistazo generalay las al desarroen el descubrimiento y procesamienestimuló el desarrollo de nuevos de la tecnología en general y al desarroLa llo asociado con la tecnología cerámica, cerámicos para algunas necesidades to de cerámicos mejorados. to de cerámicos mejorados. cerámicos para algunas necesidades llo asociado con la tecnología cerámica, proporciona una prospectiva para específicas. Segundo, los avances en fusión completa es importante en la La fusión completa importante en la Segundo, los avances enpreparación proporciona una prospectiva paralas específicas. de vidrioesy el crecimiento técnicas para la caracterización adquirir una visión acerca del futuro. preparación de vidrio y el crecimiento técnicas para la caracterización adquirir una visión acerca del futuro.de las materiales, lo que propicio la de monocristales (single crystals) de elmonocristales (single parcial crystals) de materiales, lo quetotalmente propicio ladesde líquido. La fusión de cerámicos Entre la gran cantidad de avances que aparición desde el líquido.

La fusión parcial aparición de cerámicos totalmente Entre la gran cantidad de avances que en el siglo XX estimularon el progreso nuevos, así como la introducción es usada en la sinterización de fase es usada en la sinterización de fase como la introducción siglo XX estimularon el progresode nuevos, de cerámicos.

La fusión debe mejoras así en las propiedades de líquida de en loselcerámicos están el desarrollo cerámicos.

La fusión debe de mejoras en las propiedades de los el desarrollocerámicos evitada de o al menos limitada en el ya existentes.

Tercero, los deser líquida general de cerámicos la ciencia están y la tecnología, ser evitada o al menos limitada en cerámicos ya existentes.

Tercero, los general de la ciencia y la tecnología, el incremento de nuevas industrias, avances en ingeniería eléctrica y uso de refractarios para la fabricación el de aluminio, refractarios para cemento la fabricación avanceshan en sido ingeniería eléctrica incremento de nuevasmilitar, industrias, acero, vidrio, y aplicados a los yde uso los el adelantos en tecnología y mecánica deaplicaciones acero, aluminio, cemento y mecánica han sido aplicados de a losotras los adelantos en tecnología militar, a altavidrio, temperatura. existentes de producción concerniente a la salud, la seguridad y yprocesos procesosLa existentes de producción concerniente a la salud, la seguridad ycerámicos. innovación frecuente- de otras aplicaciones a alta temperatura. el ambiente. cerámicos.

La innovación frecuenteel ambiente. mente involucra una combinación de El desarrollo de la química, la El desarrollo de la dequímica, mente involucra una combinación determodinámica y la cinética defectos la Es útil reflexionar sobre los avances estos tres efectos. termodinámica y la cinética de defectos reflexionar sobrelos lossiglos avances estos tres efectos. puntuales en materiales cristalinos de Es losútil cerámicos durante puntuales en materiales cristalinos de los cerámicos durante los siglos en los últimos 50 años es otro gran XIX y XX en términos de tres grandes DESARROLLO CIENTÍFICO en los últimos 50 años es otro gran DESARROLLO CIENTÍFICO XIX y XX en términos de tres grandes avance con muchas implicaciones.

Esta aspectos. Primero, el incremento de Y TECNOLÓGICO avance con muchas implicaciones.

Y TECNOLÓGICO aspectos.

Primero, el incremento de tecnologías nuevas en el campo de Los avances en la ciencia y la tecnología ciencia fundamenta el entendimien-Esta fundamenta entendimienLosdel avances ende la ciencia y la tecnología en como el campo del transporte de elmateria de campo los cerámicos ha to ciencia los tecnologías cerámicos, nuevas conocidos ma- defuera los cerámicos, conocidos como ma- fuera del campo de los cerámicos ha to del transporte de materia de

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Materiales Materiales

sinterización y fluencia (creep). La ciencia de defectos puntuales tiene también una gran importancia en el entendimiento de propiedades electrónicas de muchos cerámicos aislantes y semiconductores.

Otra innovación con gran aplicación y todavía en desarrollo es la del formado de hojas de cerámica mediante el proceso de colado en cinta (tape casting). Cortando y colando se producen ensambles multicapas que pueden ser metalizados para hacer capacitores multicapas o interconectados en tres dimensiones para formar chips electrónicos.

carburo de silicio, el nitruro de silicio, el boruro de titanio y muchos otros.

INNOVACIONES EN EL RECUBRIMIENTO CERÁMICO Los progresos en la tecnología de cerámicos en el último siglo tienen Los requerimientos de la industria una enorme variedad de aplicaciones. automotriz de aceros de alta Por ejemplo en los automóviles, resistencia, libres de inclusiones aunque son comúnmente olvidados, refractarias, han orientado hacia la los artículos cerámicos pueden producción de refractarios de la mayor Actualmente, un nitruro de alúmina ser encontrados en muchos de los calidad en contacto con el líquido. Los recubierto con sílice, el cual es dispositivos y sistemas de hoy en recubrimientos tradicionales de arcilla conductor térmico en mucho mayor día, tales como motores de cerámica.

Representación artística de quemada han sido remplazados por la medida que los compuestos moldeados Desde las primeras innovaciones, la acción de un conjugado alta alúmina, el carburo de silicio y el estándar, es aprovechado para una tales como los tapones inyectores polimérico superficie de carbón en en lahornos industriales de alta gran gama de tipos de microchip. Sus y las ventanas de vidrio, hasta los una célula. Se muestra la entrada precursores estuvieron en desarrollo censores modernos que controlan temperatura.

La sílice o la alta alúmina del conjugado (endocitosis) al durante los años treinta, cuando los la ignición. Los recubrimientos de son ahora usadas en los altos hornos. interior de la célula. ceramistas iniciaron sus trabajos cerámicos son usados para una gran partiendo de silicatos naturales hasta variedad de propósitos, incluyendo HORNOS DE ULTRA POTENCIA La fabricación de acero ahora se lleva llegar a los polvos sintéticos que más resistencia al desgaste, resistencia a cabo, en su mayor parte, en hornos tarde serían requeridos por la cerámica a la erosión, protección térmica, alta tecnología.

En la segunda básicos de oxigeno (BOF) y en hornosconde de propiedades ópticas refinamiento en las técnicas de y características especiales, comomitad la El control del siglo XX, los ceramistas trabajaron de arco eléctrico de ultra alta potencia. aislante eléctrico.

Las importantes miento de la matriz polimérica, el fluorescencia, que permiten darle un síntesis de polímeros y el mayor cada vez menos con arcillas simples yconocimiento La magnesia, combinada concontrografito oseguimiento innovacionesdeen esta incluyen el los área mecanismos al conjugado mediante fármaco es liberado de manera se produjeron mejorías en carbono, es usada como recubrimiento recubrimiento por rociado a nivelcerámico celular implicados ópticasavances de yanálisis, e lomoleculares lada en el sitio donde se instale esta técnicas que respecta a los aspectos de purezaen de refractario. La resistencia de esteinvestigar el recubrimiento de control el flama, desarrollo de las patologías, de qué manera se absorbe, combinación. y al conocimiento de varios materiales recubrimiento, en combinación condistribuye térmico, etcétera. y elimina en un organismo permitirá que esta área continúe cerámicos sinterizados, como técnicas conservación qué velocidad lo hace [5].

Estas elaportando innovaciones importantes Sinnuevas embargo, la de aplicación más ca-y con liente del ha extendido avanzada de recubrimiento, los polímeros en el área aplicaciones se han extendido hasta el para su tratamiento efectivo. la la vida de de los conjugados, hornos tanto comouso de polímeros para la entrega de es en forma en los 10,000 coladas en BOF. cuales el fármaco, o una combinación material genético [6] y actualmente es de varios, se une químicamente a la estructura del polímero [3]. Khole y colaboradores [4] reportan un nanodispositivo polimérico altamente cargado mediante la unión química de moléculas de ibuprofeno. Se lograron unir 58 moléculas del fármaco. Este conjugado se marcó con una etiqueta fluorescente y se realizaron estudios in Vitro.

posible encontrar estas aplicaciones a nivel comercial.

Comparando los resultados contra los del fármaco puro, se encontró Micro estructura de un refractario unabasado supresión de prostaglandina en circonato de calcio (CaZrO3) en electro 30 minutos, contra una hora fundido con precipitación deleutéctica fármaco puro. Adicionalmente, de magnesia (MgO). se pueden anexar moléculas que permitan el reconocimiento por un tipo particular de células, logrando contraste con los metales, así Enuna alta especificidad, como los cerámicos cristalinos son fabricados es el caso del uso del ácido fólico, másreceptor comúnmente consolidación cuyo celularpor específico es de polvo s (sinterización).

El proceso sobreexpresado en células de ciertos de fusión es también usado vidrios, tipos de cánceres, como el depara próstata vidrio-cerámicos, monocristales y una y mama; adicionalmente, es posible pequeña cantidad de los moléculas así llamados unir en el mismo conjugado refractarios fundidos colados.

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Jesús Ángel Valencia Gallegos Es licenciado en Química Industrial y maestro en Ciencias con especialidad en Química Orgánica (UANL); candidato a doctor en Ciencias de la Ingeniería, con especialidad en Biotecnología (ITESM), y coordinador del Perfil de temperaturas en el contorno de la Certificado de Tecnologías de Plásticos y Resinas del ITESM.

superficie del trasbordador espacial durante su lanzamiento y su reingreso a la atmósfera terrestre.

Referencias Adams CP, Brantner VV, Estimating the cost of new drug development: is it really 802 million dollars?

Health Aff (Millwood). 2006 Mar-Abr; 25(2):420-8. http://www.allp.com/drug_dev.htm, consultado el 6 de agosto de 2007.

Duncan, R. The dawning era of polymer therapeutics. Nat. Rev. Drug Discovery. 2003, 2, 347-360.

Khole P; Khandare J; Pillai O; Kannan S; Lieh-Lai M; Kannan RM; Preparation, cellular transport, and activity of polyamidoamine-based dendritic nanodevices with a high drug payload. Biomaterials, Acoplamiento 27(4), 660-669, 2006. del sistema Thomas, T.P.; Majaros, I.J.; Kotlyar, A.; Kukowska-Latallo, J.F.; Bielinska, A.; Myc, A.; Baker,de J.R., plaquetas Targeting and Inhibition of Cell Growth by an Engineered Dendritic Nanodeive, J. Med. Chem. 2005, 48, cerámicas a la 3729-3735. estructura de Dufés, C.; Uchegbu, I. F.; Scätzlein, A. G.; Dendrimers in Gene delivery. Advanced Drug Delivery, 2005, aluminio del 57, 2177-2202.

trasbordador espacial.

ciones. Una tercera generación se vislumbra con el desarrollo de nuevos productos basados en magnesia, circonato de calcio y espinel sintético, obtenidos mediante electrofusión, con materias primas de alta pureza.

CERÁMICA DE ALTA TECNOLOGÍA

En la defensa, los cerámicos piezoeléctricos tienen muchas aplicaciones, pero sus desarrollos han sido orientados Doctor Tushar Das Roy de especialmente porKanti la necesidad Profesor mejorar la Investigador detección del delPrograma submarino de Posgrado utilizando de FIME / UANL ultrasónico, para esto tdas@ccr.dsi.uanl.mx transductores piezoeléctricos operando en el rango de Khz. a cerámica de alta tecnología es un objeto de antes del mundo APLICACIONES BIOMÉDICAS moderno.

En el tiempo antiguo, Un área de crecimiento nueva para se usaban piedras cortantes para facilitar los cerámicos son las aplicaciones la existencia del hombre; después biomédicas.

Mientras las prótesis llegaron el acero y otros metales. dentales cerámicas han sido comunes

L

Materiales Materiales

Las propiedades de los cerámicos dependen no únicamente de su composición química, sino también de su estructura cristalina y su micro estructura. Dos desarrollos del siglo XX que han mejorado el análisis estructural de cerámicos son los rayos X y el desarrollo de materiales y diagramas de fase para ceramistas. Los utensilios de cocina cerámica-vidrio son muy conocidos y los elementos térmicos de los hornos eléctricos requieren de una capa aislante de cerámico para operar.

En este sentido, el Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico (CIDET) de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (FIME) de la Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL), en colaboración con RHI Refractories, recientemente desarrollaron la tecnología para producir una tercera generación de refractarios libres de cromo, basada en magnesia y circonato de calcio con adiciones de Hercynita.

Industrias Automotriz

Electrónica Herramientas

1985 53 1708

14 por décadas, en los años más para cortar En el año 1960 se de empezó a usar recientes el reemplazo huesos y plástico de por manera abundante.

En la articulaciones piezas cerámicas siguiente etapa resurgió la industria ha probado su valor de dureza y de Bio-cerámica la cerámica alta tecnología dentro resistencia a lasde sustancias corrosivas Los cerámicos de alta tecnología se están los “materiales aplicando por la industria Aeroespacial y del de cuerpo humano. de ingeniería”.

1990

2000

2005

SENSORES CERÁMICOS Además, un amplio y creciente rango de sensores cerámicos son empleados, 634 5700 6100 cada vez más frecuentemente, en aplicaciones para defensa, automóviles, electrónica y comunicación óptica.

3740 11360 12000 Por otra parte, la posibilidad de hacer crecer grandes monocristales, tales como el rubí y los zafiros sintéticos, 530 han92 ampliado el 500 campo de aplicación de los cerámicos hacia áreas como la relojería y la joyería. Grandes monocristales son también usados 10 2030 2150en aplicaciones láseres.

de Defensa.

Aun30 cuando sea esto Aeronaves 20 65 un breve vistazo 70 El mercado del de laUnidos cerámica La introducción de mundo los Estados de las innovaciones en cerámicos de alta tecnología es: (en millones al Programa del Trasbordador Espacial dede refractarios fue el boom de los en el siglo XX, nos recuerda que las dólares).

(MgO- aplicaciones viró la atención hacia los cerámicos, productos conocidas Totalde magnesia-espinel1875 4732 18818 para cerámicos 20850 usados como recubrimientos para MgAl2O4), los cuales vinieron a sustituir de hoy en día son apenas el inicio de proteger vehículos del calor generado los productos con alto contenido de la fase siguiente, en una expansión Se pronostica que enrotatorios el año 2008para el totalcontinua del mercado de cerámica de alta tecnología (>1400ºC) por el retorno de la nave cromo de descubrimiento científico en los hornos será de 24 mil millones de dólares. a la Tierra. Los cerámicos han sido la creciente industria del cemento, y aplicación tecnológica hacia el tercer un éxito desde los años 80, con marcando así la segunda generación milenio. aplicaciones de alta tecnología como de refractarios en este tipo de aplicason los cables de fibra óptica y las INDUSTRIA ELECTRÓNICA Estos productos pueden resistir Las ferritas hexagonales son ferritas mencionadas cubiertas cerámicas de bario y estroncio. Éstas son Circuito integrado tensiones de alta velocidad y calor. para proteger del calor a los magnéticas permanentes; otras El circuito integrado está formado transbordadores espaciales. ferritas (suaves) son de materiales por una base de materiales cerámicos Capacitores se montan IC la chips.

Los capacitores son componentes de manganeso-zinc y níquel-zinc.

Losdonde refractarios para fabricación pasivos para almacenar energía Las ferritas tienen las siguientes de acero y aluminio han avanzado El material tradicional de las bases de eléctrica, y bloquear y controlar el aplicaciones: Transformadores, bocontinuamente, pero al menos dos éstos es Al flujo de alterna. Este material está cinas, televisores, etcétera.

O de 99.9 por ciento de 2 3 grandes innovaciones pueden ser hecho de titanato de bario o de pureza.

Hay casos donde se usa óxido reconocidas. Éstos son los refractarios estroncio combinado de una película Piezo-Eléctrico de berilio colados y los(BeO). refractarios magnesiaOriginario de Ciudad Victoria, Tamaulipas, se graduó como ingeniero mecánico electricista en la UANL. EsMecánica un aparato deUniversidad, acústica, cual, deEn paladio, plata o cobre.

1992 obtuvo su Maestría en Ciencias de la Ingeniería en la misma y enel 1996 carbono para los hornos básicos mediante una compresión, Como sabemos que el IC es cada día obtuvo su segunda Maestría en Ingeniería de Materiales por la TU Clausthal, en Alemania;convierte en 1997 de oxígeno (BOF) y los hornos de obtuvo su Doctorado en Ingeniería de Materiales. De 1992energía a 1999 trabajó para el GrupoaIndustrial Peñoles o, mecánica eléctrica, más rápido de y pequeño, empezaron Ferritas arco eléctrico ultra altasepotencia. y desde 1999 es Profesor para Ingeniería de Materiales en la UANL. Actualmente es Subdirector del cuando se aplica energía eléctrica, Las ferritas son materiales cerámicos a usar materiales nuevos, como Posgrado de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. la Otro gran avance en tecnología convierte a energía mecánica. con características magnéticas. cordiarita y mullita.

Doctor Guadalupe Alan Castil o Rodríguez

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Materiales Materiales

PROCESAMIENTO DE ALEACIONES

AEROESPACIALES

Polímeros y fármacos: Doctor Octavio Covarrubias Alvarado

Senior Metallurgist Departamento de Investigación y Desarrollo / Frisa Aerospace ocovarrubias@frisa.com

una combinación ganadora L

os materiales aeroespaciales llevar al aire el primer artefacto “más por los hermanos Wright en la comienzan su aplicación prác- pesado que el aire”, propulsado por fabricación de bicicletas. tica desde 1783, cuando los un rudimentario motor a gasolina.

Maestro en Ciencias Ángel ValenciaEsta Gallegos primeros globos Jesús de aire caliente máquina voladora, llamada EVOLUCIÓN EN LOS DISEÑOS Departamento de Química / ITESM eran fabricados con materiales tan Flyer, estaba construida con tela, DE MOTORES valencia@itesm.mx simples como papel o tela. Hacia bastidores de madera y cables de Desde entonces, los diseños de los motores evolucionaron a fin de satisfacer 1852, Henri Giffard el primercamino, acero.cuando el fármaco es una suficientes para ser considerados en l desarrollo de realiza un nuevo necesidades de aviones más rápidos vuelo controlado de un globo o nueva entidad química, se inicia las etapas posteriores de evaluación, fármaco, desde su descuy capaces. ingenios, final, basados dirigible, utilizando un hasta pequeñoconEllamotor, diseñado construido llegar alEstos compuesto síntesis de unay cantidad deporhasta brimiento o concepción, movimiento pistones propulsor demercado, vapor alimentado Charlie Taylor, fue hecho efectivos, con aluminioqueensi elbien no es el de ideal, puedepara potencialmente su entrada en el representaconcompuestos hacer girarunlasavance hélices importante de los aviones, cubrir en una distancia hierro partir dede chatarra.

Inspiradorepresentar dea decenas millar cuando un carbón, gran para esfuerzo recursos dedel yorden eran fabricados con aleaciones con27 kilómetros, a una velocidad de 10 en los motores para automóvil de la se utilizan técnicas de química en ciertas terapias. humanos y económicos en un vencionales de hierro, y, en casos exkilómetros por hora. época y con el fin de disminuir el peso combinatoria. periodo prolongado. Dependiendo cepcionales, de aluminio. del mismo, el diseño era bastanteDe esta forma, dealeaciones aproximadamente de la terapia por desarrollar y de Estos permitieron potencias Hacia 1903, el concepto simple; peso 68 kilogramos milmotores compuestos que entran uno con de un ellos esdesometido a cinco la empresa que lo haga, se estima delCada de hasta 3 mil 500 CV y velocidades aeroplano ya estaba maduro, y el y una potencia de unos 12 CV; hacía diversas pruebas para discriminar a pruebas preclínicas, solamente de que se invierten entre 500 y dos aún vigentes 17 de diciembre de ese mismo año, hélices las impulsoras, medianteuno704 es kilómetros aprobado por [2]. hora, ¿Por qué esta los girar que dos no reúnen características mil millones de dólares [1], y ese los hermanos Wright consiguieron cadenas similares a las utilizadas en nuestros días.

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Materiales Materiales

Hacia la década de 1930, Inglaterra y Alemania lideraban el desarrollo de turbinas para aeronaves. En 1939, la Ernst Heinkel Company desarrolló y construyó el primer jet propulsado por una turbina, conocido como HE178; el concepto británico ideado por Frank Whittle cristalizó, en 1941, en un jet llamado Gloster E28/39.

Estas primeras turbinas, fabricadas principalmente con aleaciones de hierro, desarrollaban potencias de hasta 500 kilogramos de empuje (unidad de medida de potencia para estos dispositivos) y permitían velocidades que alcanzaban los 870 kilómetros por hora.

Micropartículas biodegradables de poliortoéster a las 9 y 16 semanas de implantación en conejos.

Estos desarrollos fueron orientados a aviones militares, como el Messerschmitt Me 262, y la principal limitante de los motores era su vida útil limitada, que alcanzaba un máximo de tasa tan baja de razón aceptación? ¿Qué (propiedades de transporte e in situ) Mejoría de las propiedades 25 horas.

La principal para este y origina el concepto de profármaco. organolépticas. posibilidades existen de aprovechar pobre desempeño está relacionada Los profármacos son sustancias Mejoría en la estabilidad y en las los compuestos que no lograron con las condiciones de operación a las Reconstrucción moderna del motor de aluminiopropiedades y hierro utilizado por los obtenidas mediante una modificación las últimas barreras? de solubilidad. quesuperar son sujetos los materiales con los hermanos Wright en el los Flyerfármacos (Referencia:origiwww.wright-flyer.net). conveniente de que se fabrican las turbinas. nales, y son diseñados para superar Los primeros polímeros fueron PROBLEMAS ASOCIADOS problemas farmacéuticos (de acción) seleccionados para sistemas de A LOS FÁRMACOS En algunos puntos, la temperatura y farmacocinéticos (de transporte) En ser forma general simplificada, liberación controlada de fármacos puede superior a losy mil grados NUEVAS mente utilizados hasta nuestros días.

TÉCNICAS asociados con la molécula original, cuando un fármaco es administrado en base a sus propiedades centígrados, y promover reacciones DE FABRICACIÓN Por supuesto, modificacionesfísicas: a estas quedécada de otrade forma limitan su utilidad un paciente, llegar al de aoxidación y debe deterioro de torrente las En la “superaleaciones” han ocurrido 1940, la industria clínica. sanguíneo para ser conducido al sitio elasticidad. propiedades mecánicas. Por supuesto, de la aviación impulsó el desarrollo conPoliuretanos, el objetivopordesu mejorar sus ya el cual debe actuar yy la fabricación de aleaciones para sorprendentes Polisiloxanos ocapacidades, siliconas, por su las específico aleacionesen utilizadas entonces y este APLICACIÓN DE LOS capaces POLÍMEROS una respuesta beneficiosa capacidad eranactivar producidas mediante técnicaspara haaislante. sido empleado para turbinas que fuesen de término En esta los polímeros, tanto recuperación y el mantenimiento Polimetacrilato de metilo, porrespecto su de la metalurgia convencionales, como de resaltar estas características mantener sus área, propiedades mecánicas naturales como sintéticos, han enla salud. transparencia y resistencia mecánica. fusión en presencia de aire, y su y de servicio por decenas de miles de de otros materiales metálicos. contrado gran aplicación y han Polialcohol vinílico, por su afinidad al metalurgia aún no era comprendida horas.

A este respecto, las aleaciones contribuido al mejor aprovechamiento Los problemas asociados a los fármaagua1960, y resistencia. del todo. procesos viables de fabase hierro evolucionaron como Hacia de moléculas que por si mismas no cos y que impiden su aceptación defiPolietileno, su tenacidad y ausencia aleaciones base titanio aceros inoxidables, mediante la bricación parapor podrían ser usadas en aplicaciones nitiva están relacionados con este de hinchamiento. adición de cromo y níquel durante permitieron su uso: algunas aleaciones médicas, sin A-286, mencionar el lugar que modelo de acción, llamado modelo Polivinilpirrolidona, por su capacidad de titanio son tan resistentes como elde 1950: la aleación aún utilizada han ganado por si solos, debido a sus farmacocinético, y son: suspensión. en nuestros días, tiene sus inicios en acero convencional o más, pero 40 por propiedades inherentes en prótesis ciento más ligeras. Esta ventaja hizo dicho periodo. Nuevas técnicas de y suturas, entre otras.

La estructura molecular no es la mejor recientemente surgido aleaciones como el Ti han 6-4 o el Tifabricación, como la fusión al vacío, y queMás polímeros específicos para el área para su conducción y liberación en el sustituyeran componentes metalurgia secundaria especializada, 6-2-4-2 El uso deque polímeros en el diseño médica, con los cuales son biodegradables, sitio de acción. fabricados aleaciones base hierro permitieron las aleaciones base de profármacos ha aportado beneficios y sus productos de degradación turbinas; lason cobalto y base níquel sustituyeran casi de las zonas frías de las medio el de:uso de hierro en las consecuente de baja toxicidad: Sólo una fracción menor de la administrareducción de peso las por por completo

da alcanza el área objetivo, ya que es zonas más críticas de la turbina. metabolizado o eliminado rápidamente.

Aumento de la biodisponibilidad y pasaje a1950 través de varias En eldel periodo a 1970 era barreras clara la La mayoría de los fármacos actúan en biológicas. viabilidad de las aleaciones base níquel sitios no deseados, produciendo efectos en la de duración de los efectos en laAumento fabricación los componentes secundarios, en ocasiones muy severos.másfarmacológicos. críticos de las turbinas, y aleaciones en la Alloy liberación en el sitio con Incremento nombres como X, Waspaloy, Esto marca una diferencia entre la específico (direccionamiento).

Alloy 718, etcétera, aparecieron y se Montaje de una turbina Trent 900 forma en que un fármaco se adminisde toxicidad y efectos (Referencia: www.rolls-royce.com). han Disminución convertido en materiales ampliatra y la forma en que es efectivo adversos.

Polilactidas hace entonces (PLA) más eficientes.

Poliglicolidos (PGA) Poli (lactidas-co-glicolidos) (PLGA) LINGOTES DE PRIMERA FUSIÓN Polianhídridos La tecnología de fabricación de las Poliortoésteres aleaciones base níquel incluye una

primera fusión mediante el uso de Éstosdepueden ser usados como parte hornos arco eléctrico y operaciones de una mezcla física del fármaco con convertidores de decarburacióncon polímero, y mediante conelargón (EAF-AOD, por susmecanismos siglas en de difusión, degradación o hincha-

37 29

Materiales Materiales Rolado de un anillo con aplicación aeroespacial (Cortesía Frisa Aerospace).

inglés: Electric Arc Furnace – Argon- (ESR: Electro-Slag Re-melting) y re- por kilogramo; considerando que en Oxigen Decarburation); también se fusión por arco al vacío (VAR: Vacuum 2007 las tendencias en los precios de emplean procesos con hornos de Arc Re-melting), obteniendo entonces aleaciones de hierro y de aleaciones de aluminio oscilan entre $0.60 USD y inducción al vacío (VIM: Vacuum lingotes de fusión múltiple.

Figura 2. SEM, que muestra el incremento en adhesión de las fibras al acoplarlas químicamente a la matriz. $1.20 USD respectivamente.

Induction Melting). En el caso de las aleaciones base titanio, se recurre ALEACIONES AEROESPACIALES Eshan evidente la diferencia precios Losstress lingotes de fusión múltiple sonet al. al uso de hornos con Hsia antorchas acoplado el PP a las en VGCF a máximo de deformación, Otros, como Kelarakis, and dey del con respecto a las aleaciones luego forjados en prensas para refinar plasma (PAM: Plasma Arc Melting) través de reacciones que involucran Chu (14, 15) han acoplado cadenas comparado con el PP puro. requerimientos paradeobtener se conoce como aún más su microestructura y eliminarla aeroespaciales. formación de Los radicales libres, cortas PP en lo la que superficie de las de los componentes más críticos posibles defectos de fundición. lingotes de primera fusión. mostrando un incremento en el en DE RADICALES LIBRES nanofibras, utilizando PP injertado FORMACIÓN las aeronaves hacen de los de Young ymodernas en las propiedades con anhídrido maleico, mejorando Cabe mencionar que, a final de cuentas, módulo procesos de forja el principal método Los lingotes así convertidos en barras Con objeto de reducir la presencia a así la compatibilidad de las fibras con la dificultad estriba en obtener una reológicas del material. Sin embargo, de manufactura. deben ser tratados térmicamente de impurezas y segregaciones, los poliolefinas y elastómeros. Por otra buena adhesión interfacial entre ciertas concentraciones, el esperado enviados a las empresas lingotes de primera fusión sonhan luegolas antes fibrasdey ser el PP. Esto implica que rompimiento de las cadenas de PP parte, Fiengan and Tibbets (20) Las en partes forjadas ser luego que los utilizarán como primatrabaja vueltos a procesar para llevar el contra de lasdeben propiedades tensiones utilizado química húmeda y métodos se deberá buscar que lasmateria tratadas térmicamente, de acuerdo en la elaboración de componentes de metal al estado líquido y solidificarlo oxidantes secos para acidificar la superficiales de ambos materiales mecánicas y reológicas del compósito, a procesos específicos a cada turbinas aeroespaciales.

Toda esta de manera controlada en operaciones superficie, resultando en cambios de se acerquen y/o que reaccionen quí- debido al cambio en la distribución detipo de moleculares aleación, endedonde mecanismos tecnología Recientemente, hace que el precio de laspesos como segunda y terceramicamente. la matriz y a la Bonilla tresconocidas veces el valor del módulo de Young fusión: re-fusión con electro-escoria superaleaciones sea de hasta $64 USD microestructurales difusionales (para

26 38

Materiales Materiales

la mayor parte de las aleaciones de disminución del poder nucleante de la níquel) o adifusionales (para muchas fibra, debido al aumento del número de las aleaciones base titanio) permiten de defectos en su superficie. obtener las propiedades mecánicas deseadas. Todos los parámetros de Además de son considerar el método para fabricación minuciosamente incrementar la adhesión diseñados y controlados, afibra-matriz, fin de se deberá considerar el proceso asegurar el control de calidad que la de manufactura de dichos materiales.

La industria aeroespacial demanda. extrusión y el moldeo podrían traer una de alineación de las fibras, La consigo efectividad los procesos de debido a esfuerzo de corte prolongamanufactura se evidencia mediante do en ciertas secciones ensayos mecánicos en del losproducto, que lo que provocaría quebraduras materiales de prueba extraídos de contradiciendo resultados las lineales, partes fabricadas son los evaluadas. que inicialmente excelentes Ensayos de tensiónmostraba a temperatura propiedades al hacerlo en pequeños ambiente y alta temperatura; ensayos lotes en el laboratorio. de termofluencia y resistencia a

Figura 3. Curvas de viscosidad compleja versus frecuencia, para una serie de PP sindiotácticos.

carga y temperatura; evaluaciones El procesamientopor de microscopía los materiales microestructurales, termoplásticos y sus compósitos, óptica, y ensayos de fatiga, etcétera, en muchas ocasiones deben efectuarse pararequiere asegurarconsiderar que el un gran número de pruebas de ensayo material cumple con los requerimienerror (PEE) en los equipos de proceso Es licenciado en Ciencias Químicas, egresado del ITESM Campus Monterrey; tiene una Maestría en Ingeniería tos yindicados. aplicación aeroespacial y maquinados (Cortesía Frisa por la Texas A&M Química por la Rice University; es rolados doctor en Ingeniería Interdisciplinaria en Polímeros para poder lograr artículos de buenaAnillos con Aerospace).

University. Fue presidente de la Asociación de Ex Alumnos de los Programas de Química. Pertenece a la calidad sin PROCESOS necesariamente llegar al RIGOR EN LOS Sociedad Química de México, a la Society of Plastic Engineers y a la Society of Rheology. resultado óptimo.

Estos mismos componentes deben

Jaime Bonil a

ser luego inspeccionados por A pesar de estos avances tecnológicos, y personal técnico de todo nivel, por Una forma de como disminuir las PEE, yla demanda por aeronaves más lo que la oportunidad de desarrollo diversas técnicas, ultrasonido pérdidas por tiempos muertos y las partículas fluorescentes (FPI: ycapaces y eficientes es una constante. profesional en la industria aeroespacial desperdicio de materiales, es a travésEl desarrollo de mejores materiales no excluye a nadie.

Fluorescent Particle Inspection), a fin del uso la depresencia modelos deconstitutivos, de descartar defectos para la fabricación de componentes de acoplados a las [1] Y. Lu, P.K. Liaw,. J.O.M. 2001,se 53, 31. aeroespaciales mantiene OTROS MATERIALES como microfisuras que ecuaciones pongan en deturbinas [2] M.Meyyppan, D. Srivastava, “Carbon Nanotubes”, in Handbook of nanoscience, engineering, and technology, 3 continuidad, relacionadas con el tipoa la par, AEROESPACIALES y A.esGoddard un proceso complejo: riesgo la integridad de la turbina. edition, W. III, D. W. Brenner, S. E. Lyshevski, G. J. Lafrate, Eds., CRC Press, Boca Raton 2003, p. XVIII/1. de deformación material sufreel diseño [3] R.H. Baughman, A. Zakhidov, W. dede Heer, Science 787. que dejar de señalar que, No297,hay y fabricación una 2002, Procesos complejosque deel maquinado [4] R. Baker, K. Terry Synthesis, Properties and applications of graphite nanofibers. R&D Status and trends in para ser llevado a su forma final. además de las aleaciones base níquel con aplicación aeroespacial y soldadura intervienen para que aleación nanoparticles, nanostructured materials, and nanodevices in the United States.

Baltimore, Maryland, USA: World Evaluation Center15 (WTEC), 1997. Los y base titanio, existen otros materiales llevar hasta años. las diferentes partes de las turbinas puedeTechnology [5] K. Teo, C. Singh, M. Chhowalla, W.I. Milne, Catalytic synthesis of carbon nanotubes and nanofibers, in: Encyclopedia Este tipo de enfoque ha demostrado son utilizados en denanotechnology, ensayo y validación puedan ser ensambladas, evaluadas y serprocedimientos of nanoscience and volume 1. H.S. Nalwa,aeroespaciales Editor in chief, Americanque Scientific Publishers, California 2004, de instaladas gran valor, en pues no sólo disminuye 665. se pueden realizar en la fabricación de turbinas y aviones: luego aeronaves civiles de lap. misma [6] E. V. Barrera, J.O.M. 2000, 52, 38. el tiempo de investigación de nuevosun periodo aceros inoxidables, polímeros, de unosof carbon 10 años y militares.

[7] B. S. Files.

Processing nanotubesmás, for revolutionary space applications.

AIAA report. American Institute of materiales en líneas de manufacturapara Aeronautics and Astronautics, 2000. p.pueda 2000-5345. aleaciones de aluminio y materiales que luego el material ser [8] M. F. Yu, B. S. Files, S. Arepalli, R. Ruoff, Phys.

Rev. Lett.

2000, 84, 5552. existentes, sino que también permiteconsiderado compuestos que contrastan con los los fabricantes Losyaequipos motrices impulsan [9] K. Lozano,por E. V. Barrera, J. Appl. Polym. Sci. de 2000, 79,125. ahorrar cientos de miles de dólares, [10] H. Ma, J. Zeng, M.L. Realff, S. Kumar, D.A. Schiraldi, Compos. Sci. Technol. 2003, 63,1617. materiales utilizados hace apenas 100 en sus diseños.

Igualmente, a los aviones comerciales de última turbinas Available from: Applied Science Inc. http://www.apsci.com pues sólocomo requieren de unas777 pocastodos[11] añosV. Alstädt, en la J.fabricación de K.motores y procesos generación, el Boeing [12]los J. Sandler, M. Shaffer,de Y. M.manufactura Lam, A. H. Windle, P. Werner, Nastalczyk, G. Broza, Schulte, viscoelásticas y deinvolucrados C.A.Keun, Carbon nanofiber-filled thermoplastic composites. MRS 2001 Fall Meeting, Boston, MA, USA. 2001. aeronaves.

Los nuevos desafíos no están bajo esquemas de (conmediciones turbinas Pratt & Whitney 4077) [13] Y. Gao, P. He, J. Lian, L.M. Wang, D. Quian, J. Zhao, W. Wang, M.J. Schulz, J. Zhang, X.P. Zhou, D.L. Shi., J. pesos moleculares para visualizar Macrom.

Sci. Part B – Physics 2006, 45, 671. son más grandes que los enfrentados continua. y el Airbus A-380 (equipado con elmejora [14] A. Kelarakis, K. Yoon, I. Sics, R.H. Somani, X.M. Chen, B.S. Hsiao, B.Chu, Polymer 2005, 46,1159. resultado final. por los pioneros de la aviación, lo cual motores Trent 900), son capaces de [15] A. Kelarakis, K. Yoon, I. Sics, R.H. Somani, X.M. Chen, B.S. Hsiao, B.J. Chu, Macrom. Sci. Part B-Physics 2006, 247. actividades requieren de nos hace reflexionar sobre los futuros proporcionar potencias de hasta 38,180 Todas45,estas [16] K. Wiemann, W. Kaminsky, F.H. Gojny, K. Schulte, Macrom. Chem. Phys. 2005, 206,1472.

Aplicaciones de este enfoque hanpersonal logros tecnológicos que capacitado para realizarlas: kilogramos de empuje, y desarrollar [17] K. Enomoto, T. Yasuhara, N. Ohtake, New Diamond and Frontier Carbon Technology 2005, 15,59.están por permitido hacer predicciones de [18] B. A. Higgins, W. J. Brittain, diseñadores Eur. Polym. J. 2005, 41, venir.

889. científicos, velocidades de 900 kilómetros por ingenieros, [19] E. Hammel, X. Tang, M. Trampert, T. Schmitt, K. Mauthner, A. Eder, P. Potschke, Carbon 2004, 42,1153. velocidades máximas deaún formación hora.

Más impresionantes son [20] I. C. Finegan, G. G. Tibbetts, D. G. Glasgow, J. M. Ting, M. L. Lake, J. Mater. Sci. 2003,38, 3485. de fibras PP (Bonilla y Mier), [21] J. Sandler, G. Broza, M. Nolte, K. Schulte, Y.M. Lam, M.S.Shaffer, J. Macrom. Sci. Part B-Physics 2003,42, 479. los diseños militares que mueven a [22] K. Lozano, S. Yang, R. E.Jones, Carbon 2004, 42, 2329. presiones empuje líneas cazas como el de Sukhoi Su-37enruso o el de [23] P. Cortés, K. Lozano, E.V. Barrera, R. J. Bonilla, J. Appl. Polym. Sci. 2003, 89, 2527. porestadounidense, soplado (Bonilla ycuyas Aguirre) [24] W. Brandl, G. Marginean, V. Chirila, W. Warschewski, Carbon 2004, 42, 5.

F-22moldeo Raptor [25] A. Bismarck, M. Pfaffernoschke, J. Springer, E. Schulz, J. Thermopl. Compos. Mat. 2005, 18, 307. de polietileno de alta densidad y, más plantas motrices tienen una potencia [26] Y.K. Choi, K. Sugimoto, S.M. Song, Y. Gotoh, Y. Ohkoshi, M. Endo, Carbon 2005, 43, 2199. recientemente, la forma de la burbuja [27] R.D. Patton, C.U. Pittman, L. Wang, J.R. Hill, Composites: Part A 1999, 30,1081. de 16 mil kilogramos de empuje y [28] l. Valentini, J. Biagiotti, M.A. Lopez-Manchdo, S. Santucci, J. M. Kenny, Polym. Eng. Sci. 2004, 44,303. en el llevar procesoa de película soplada a para Nacido en la Ciudad de México, doctor en Ciencias de la Ingeniería con Especialidad Materiales,J, pueden estas aeronaves [29] W. Brockmann, Adhesive bonding es of polypropylene, in: Polypropylene: An A-Z Reference, 1 edition,en Karger-Kocsis por laKluwer Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (FIME) de la UANL. Ha desempeñado actividades de polietilenos (Bonilla y Cortés).

Editor, Publishers, Dordrecht 1999, p. I/6. alcanzar velocidades de hasta 2 mil investigación y desarrollo enMaestría. la industria siderúrgica y actualmente [30] Mier, Rodolfo; Tesis de ITESM Campus Monterrey, 2003. es Senior Metallurgist del Departamento 500 kilómetros por hora.

[31]Investigación Juan Aguirre; y Tesis de Maestría.

ITESMAerospace.

Campus Monterrey, 2000. de Desarrollo en Frisa Participa como catedrático en FIME, y es miembro del

Referencias

rd

Octavio Covarrubias Alvarado st

[32] Leonardo Cortés;Tesis Doctoral: ITESM Monterrey, 2006.

Comité Técnico deCampus la Carrera de Ingeniero en Aeronáutica de esta misma escuela.

39 27

Materiales Materiales

porcentaje de cristalización del PEAD, con el consiguiente aumento en sus propiedades de barrera.

MATERIALES PLÁSTICOS MÁS UTILIZADOS Entre los materiales plásticos más utilizados está el polipropileno -alrededor del 2.6 por ciento en peso del total de plásticos en el automóvilel cual se utiliza, entre otras cosas, para formar el panel de instrumentos, figura 6, o el ensamble de una sola pieza (que reemplaza a cinco piezas metálicas) formado por la tapa del abanico del radiador, el recipiente para el refrigerante, y para el líquido de los limpiadores (delantero y trasero) y el túnel de llenado de estos últimos contenedores.

También podemos mencionar al nylon –alrededor del 4.3 por ciento en peso del total de plásticos en el automóvil- el cual se emplea como soporte a los espejos laterales, volante de la dirección, tapas en las ruedas, etcétera. Ver figura 7.

importantes en esta industria; pero limitaciones en cuanto a espacio nos impiden continuar con la descripción.

BIOMATERIALES: INDUSTRIA AUTOMOTRIZ Desde los años 70, década en la que se produjo una de las peores crisis de energéticos en el mundo, las tendencias de la industria automotriz se modificaron. Cambios drásticos en el diseño y manufactura de los vehículos automotores condujeron a una mejoría en los procesos de combustión y a una reducción en el peso de los vehículos, lo cual a su vez condujo a una notoria disminución en el uso de combustible.

Características y aplicaciones

La disminución en el peso se dio de dos maneras: por un lado, las dimensiones se redujeron y por el otro se sustituyó el acero por materiales de

El polietileno de alta densidad -0.7 por ciento en peso del total de plásticos en el automóvil- se encuentra formando los tanques de una sola pieza para almacenar la gasolina. Otros materiales plásticos, como los acrílicos, los policarbonatos, PVC y materiales Doctor Zygmunt Haduch Catedrático UDEM Investigador del SNI Nivel III compuestos, tienen aplicaciones zhaduch@udem.edu.mx

Como conclusión, podemos decir que estos materiales sintéticos llamados plásticos, cuya comercialización data de los cercanos 1950, han afectado a tal grado nuestro mundo que, tal y como lo conocemos actualmente, difícilmente podría concebirse sin ellos.

Fig. 7. Palanca para accionar las direccionales de un vehículo, fabricada en nylon.

Doctor Marco A. L. Hernández-Rodríguez FIME/ Fig. 6.Profesor Panel deInvestigador instrumentos de UANL mhernandez@gama.fime.uanl.mx una Mini-Van Dodge construido en polipropileno.

Referencias

Jeffrey L. Meikle, American Plastic. A Cultural History, Rutgers University Press, New Jersey (1997).

Herbert Morawetz, Polymers. The Origin and Growth of a Science, Dover Publications, New York (1985). l siglo XXI se ha caracterizado por un P. Stevens, Polymer Chemistry. An Introduction, Oxford University Press, New York (1999) Malcom desarrollo dinámico de nuevas áreas, APC Year-End Statistics for 2000, American Plastics Council (2001). menor densidad, aluminio y plástico, Havis Dawson, Envases desechables de bebidas, Reportero Industrial, Oct. (1994). las Así, cualesllegamos conjuntan básicamente. a conocimientos los S. Schäper, H.G. Haldenwagner; Ecological and energy balance with regard to the various materials de varias ciencias y disciplinas: medicinaused in the automobile industry en Plastics in Automotive Engineers, editada por H.G. Haldenwagner modelos de la década de los 90 en ingeniería, psicología-logística, y L. Vollrath, Hanser Publishers, Munich (1994). donde el peso promedio de un auto economíaG. Horsch, Innovative Plastics Applications on the Porsche 911 Carrera, en Plastics in Automotive mercadotecnia, entrees otras.

Dicho desarrollo mediano (Jetta, Cavalier) del orden Engineers, editada por H.G. Haldenwagner y L. Vollrath, Hanser Publishers, Munich (1994).

E

es400 el resultado directo la combinación de de mil kilogramos, y dede ellos, casi las necesidades del mundo contemporáneo el 15 por ciento en peso corresponde y la admirable capacidad de ingenio del a materiales plásticos.

Esto también ser humano, la cual se se presenta en automóviles de ha lujo.distinguido por la característica de en Por ejemplo, un Audi Avant C4innovación de diferentes áreas del conocimiento.

Tal ha 1994 pesaba mil 396 kilogramos, y de Es ingeniero químico y tiene una Maestría en Ciencias, con Especialidad en Ingeniería Química, ambos grados el caso de eran la bioingeniería, académicos por la UANL. Su Doctorado PhD, con Especialidad en Ingeniería Química, es de la Escuela ellos sido 200 kilogramos de plástico; en donde una gran cantidad de de Montreal, Canadá. Ha sido catedrático en las Facultades de Ciencias Químicas y de Ingeniería Politécnica 6 de se loshan mil desarrollado 365 kilogramos que pesa Mecánica y Eléctrica de la UANL. aplicaciones biomédicas con el objeto de un Porsche 911 Carrera del año 1994, acrecentar la calidad de vida de muchos el 15.6 por ciento eran de plástico. pacientes.

Carlos Alberto Guerrero Salazar Virgilio Ángel González González

De ahí, 154 kilogramos están en la El desarrollo la medicina carrocería, 35 en el de sistema eléctrico,es posible gracias a equipo e implantes 18 en el motor y 6 en los sistemasespecialmente de Es químico industrial y tiene una Maestría en Ciencias, con especialidad en Química Orgánica, ambos grados diseñados y construidos por especialistasacadémicos en por la UANL. Su doctorado en Ingeniería de Materiales es de la misma institución. Hizo una suspensión y dirección. varias áreas: medicina, mecánica, electrónica, estancia de investigación en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros, en Madrid, España. ingeniería de materiales, entre otros.

24

40

Y se ahorra en la investigación mediante modelos constitutivos

Plásticos comunes

Materiales Materiales

Un grupo multidisciplinario de especialistas es capaz de diseñar y fabricar aparatos e implantes necesarios para pacientes que requieren la sustitución total o parcial de un elemento de su organismo: pulmones, corazón artificial, estimuladores cardíacos, varios tipos de prótesis, etcétera.

adquieren mayor valor a través de sus compósitos

INGENIERÍA BIOMÉDICA A fin de educar profesionistas capaces de este tipo de desarrollos, las universidades en el mundo abrieron varias carreras que unen conocimientos en Doctor Jaime Bonilla Investigador al Centro con la Tabla 1. Propiedades mecánicas de aleaciones biocompatibles. diversas aéreasadscrito de la ingeniería de Innovación en Diseñobioingeniería, y Tecnologías medicina, biotecnología, ITESM, Campus Monterrey biomédica, biomecánica e ingeniería Director de Relaciones con Egresados del y la formación en biomateriales es Sistema Tecnológico de Monterrey.

Idealmente, una prótesis implantada unajbonilla@itesm.mx de las importantes materias en el PROPIEDADES REQUERIDAS debe funcionar satisfactoriamente proceso de educación de expertos en EN LOS BIOMATERIALES durante toda la vida del paciente, Las características exigidas por el ingeniería biomédica.

Ingeniera Alejandra cuerpo humano para una articulación de manera que no sea necesario su de la Vega Oyervides artificial hacen que las propiedades reemplazo. Sin embargo, en los diseños LosEgresada biomateriales, sustancias naturales de la Maestría en Sistemas de Manofactura. o sintéticas cuyaITESM misión es reemplazar requeridas en los materiales utilizados actuales, la vida de las prótesis varía una parte o alguna función de nuestro en prótesis sean muy restrictivas. Por entre 10 y 15 años para el caso de la organismo, de forma segura y fisio- esta razón, se requieren materiales prótesis total de cadera, por lo que lógicamente aceptable, se pueden biocompatibles; es decir, materiales existe un gran interés en la comunidad clasificar de diversas formas: según su que produzcan un grado mínimo de científica por desarrollar prótesis de composición química, en biometales, rechazo en el cuerpo humano. Los mayor durabilidad para la creciente biopolímeros, biocerámicos, biocom- fluidos corporales son altamente longevidad de que actualmente goza la última década, según los nanotupuestos yn semiconductores; su corrosivos, y las aleaciones metálicas la población. de carbono y las nanofibrasdeben ser resistentes a la corrosión. origen, enbos naturales y sintéticos. de carbono han sido ampliamenteOtro aspecto que se debe considerar BIOMATERIALES METÁLICOS investigadas refuerzo de com-son las propiedades mecánicas, las En la década de 1920, Reiner Erdle y Otra forma más como práctica de clasificarpósitos poliméricos, debido a sus inte-cuales son de suma importancia en la Charles Orange, quienes unieron sus los son los dispositivos implantables, superioresunpropiedades los resantes cuales sey implantan tiempo selección de materiales para prótesis, conocimientos de médico dentista térmicas para y eléctricas Figura SEM, muestra la falta de de la matriz y impregnación metalurgia respectivamente, desaa 1. que el que sistema músculoen mecánicas, el cuerpo humano sustituir (1-debido 3).

Estas características, combinadas en las fibras. una función, y los no implantables, esquelético, junto con el movimiento, rrollaron la aleación Vitallium, que fue conlossucuales altísima relaciónsondas entre yáreapromueve fuerzas considerables para el primer biomaterial metálico aleado entre se incluyen superficial volumen, las hacen exce-las prótesis. con características mecánicas de catéteres, entrey otros. lentes candidatos para el desarrollo de biocompatibilidad y de resistencia a la son definitivamente superiores se haatenido un relativo éxitode cuando materiales ingenieriles de bajo peso enDebido aceptables para aplicaciones que las superficies la corrosión, que las del PP puro.

Sin embargo, se utilizan altos esfuerzos de corte relación con sus propiedades.(3-9). articulación están en contacto, y tienen en prótesis quirúrgicas. Esta aleación estas mejoran, durante el mezclado, aúnellas, presentan cobalto (65 porpropiedades ciento de Co, 30 un movimiento relativo entre las de mientras los cambios morfológicos inducidos problemas debido a la falta de una Las nanofibras de carbono sonprótesis están sujetas a desgaste. Una por ciento de Cr y 5 por ciento de Mo), las fibras incrementan grado fuerza del interfacial entrefuepor producidas por descomposiciónde apropiada el punto de partida para unael serie las consecuencias desgaste en de cristalinidad, y consecuentemente polímero y las VGCFs. Lo anterior catalítica de hidrocarburos en faselas el superficies de los implantes es la de investigaciones multidisciplinarias alteran la fragilidad delaplicaciones compósito. resulta de enpartículas una bajadeadherencia de vapor, y tienen diámetros quegeneración desarrollo de nuevas desecho. La deen el A fin de mejorar las propiedades las fibras de conestas la matriz, y, al realizar van desde los 5 hasta los 200 nm, yacumulación partículas en los ortopédicas, como clavos, tornillos de este tipo de se han hecho pruebas de tensión, longitudes de hasta 100 micrómetrostejidos decompósitos, huesos fracturados, circundantes de la típicamente articulación sey fijadores experimentos para incrementar observa que parte de las fibras se (4,10,11). además de varios tipos de implantes la puede causar inflamación y dolor. de las fibras concadera, la matriz, desprenden sin jalar el plástico que lode adherencia reemplazo articular, como a través de alteraciones químicas que rodeaba (4,28).

PROCESAMIENTO DE PLÁSTICOS Además de lidiar con las condiciones rodilla, hombro, codo, entre otras. han sido llamadas funcionalizaciones.

Las fibras de carbón obtenidas amencionadas anteriormente, otro Algunos de ellos, el de A pesar esa falta de adherencia, partir de vapor de hidrocarburosaspecto en lacomo década deBrandl 1930 et que de se debe considerar en la Posteriormente, al. trataron funcionalizar matriz estudios como los para de Lozano et al.se desarrolla (VGCF por sus siglas en inglés) hanselección el de acero inoxidable la grado de materiales implantes a través del uso de plasma frío, (9,23) demuestran que la rigidez y sido combinadas con diferentesquirúrgicos es que sus componentes quirúrgico 316LQ, que es un acerocon interesantes, pues mejora lasligeros, propiedades disipación matrices termoplásticas (9,10, 12-sean bajo contenido de carbono, 18 de bajodecosto, y sus deconresultados la resistencia a la tensión en un 16 carga eléctrica (ASTM-257) de los 25) y termofijas (26,27) utilizandopropiedades, depor estables a través del por ciento de cromo, 8 por ciento Figura 1. Esquema de los biomateriales, ciento, el módulo demolibdeno.

Young en un 18 compósitos de Polipropileno (PP)níquel, tecnologías convencionales detiempo. y algunas de sus aplicaciones. y 2 ypor ciento de procesamiento de plásticos y, aunque a ciertas concentraciones de VGCF, por ciento del compósito.

E

41 25

Materiales Materiales

objetivos: Debe hacer atractivo el tipo deaimplantes y recubrimientos producto la vista del consumidor. en prótesis articulares; también utilizan El artículo puede ser de muy se buena en aplicaciones válvulas calidad, pero para dentales, el clienteenpuede artificiales, cirugíaen deel la anaquel espina dorsal pasar desapercibido si y reparaciones craneales. el empaque no le llama la atención; y, Como fluidos, se pueden forzar bajo debe proteger al producto del medio ALGUNAS En APLICACIONES muchas ocasiones, un presión, y alimentar un molde o pasar ambiente.

DE LOS calidad se descompone a través de un dado y así obtener artículo deBIOMATERIALES prótesis cadera.- En inciso haber total sido de empacado enel las su forma final. Al cesar la carga porLano a) de la figura 2, se puede observar térmica, se enfrían y solidifican. Para condiciones o con los materiales una articulación de cadera del Centrándonos en cuerpo el Hoy, al transitar por las avenidas de la estos materiales se puede repetir adecuados.

Figura 2 a) Articulación de la cadera dañada por fractura en el cuello femoral. humano en la cual se puede apreciar ciudad, vemos cómo los plásticos han varias veces el mismo ciclo; es decir, cumplimiento de este último objetivo, b) Esquema de una prótesis total de cadera formada por un acetábulo artificial y una una fractura en elal cuello femoral. considerar empaque como La sustituido ampliamente a los esfera-vástago empotrados enmetales el fémur. calentar-hacerlos fluir-alimentar un se puede solución para este tipo de fracturas, molde (pasar a través de un dado)- una barrera entre el producto y el y en los vehículos modernos. enfermedades comoselapresenta artritis, en entre tal y como obtener un producto final, el cual no ambiente, otras, puede ser una prótesis total Teniendo en mente lo anterior, se necesariamente tiene que ser igual al la figura 2. de cadera vista en el inciso b).

Esta Otras aleaciones que han tomado gran quirúrgico de sangre y otras soluciones; plantea como objetivo de este escrito el del ciclo anterior. Esta característica articulación está formada por una importancia en aplicaciones aeronáupartes de esófago, segmentos de comentar algunas aplicaciones típicas hace muy atractivos estos materiales, copa acetabular (UHMWPE, Co-Cr, y aerospaciales, así comodel en a-ya arterias, suturas subiodegradables, que propician reciclado. de ticas los plásticos en las industrias plicaciones médicas para implantesAlgunos partesejemplos de implantes articulares en Al2O3, ZrO2), la cual se fija en la pelvis de termoplásticos empaque y automotriz. quirúrgicos, son las de base titanio,importantes dedos, acetábulo de cadera y sirve como asiento para una esfera desde el puntoy rodilla, de especialmente la aleación Ti6Al4V, entre otros. cuyo vástago (Co-Cr, 316LQ, Ti6Al4V) vista industrial son: polietileno TERMOPLÁSTICOS Y TERMOFIJOS la cual presenta ventajas superiores(PE), polipropileno (PP), cloruro de es empotrado en el fémur. Los dos Retomando la definición de plástico, en peso, propiedades mecánicas y BIOMATERIALES CERÁMICOS elementos artificiales restauran el agregaremos que estos materiales, polivinilo (PVC), poliestireno (PS), de resistencia a la corrosión con Los biocerámicos son compuestos sistema articular tipo rótula, con una vez que se transforman en politereftalato de etilen-glicol (PET), respecto a las aleaciones base cobalto químicos complejos que contienen el cual el paciente puede volver a producto final, son sólidos. Además, nylon (PA), etcétera. y aceroetapa inoxidable.

Sin embargo, se tiene elementos metálicos y no metálicos. caminar. en alguna de su manufactura, una resistencia bajaflujo. al desgaste, sus enlaces iónicos Tabla 1 amuestra el consumo de o deformaron mediante Precisa- asíLa Debido como un alto costo.

Esta aleación covalentes, son generalmente, duros de rodilla.En la figura 3, se 2. El empaque, como protección mente dependiendo de su respuesta estos materiales en Estados Unidos yFig.Implante ha sido modificada, intercambiando frágiles.

Además de tener un alto punto presenta una articulación de rodilla, del alimento contra el medio ambiente. a la aplicación de una carga térmica en el año 2000, así como su aplicación el Vanadio por el Niobio, lo acual de fusión y una baja conductividad en la cual se utilizan dos tipos de y mecánica, podemos clasificar los haprincipal. dejadoen una notable en el índice térmica y eléctrica, los cerámicos se biomateriales para formar el contacto plásticos dos tipos: mejora termoplásticos de biocompatibilidad. consideran resistentes al desgaste. articular de rótula. El reemplazo de y termofijos.

Los principales bioceramicos sonLosrodilla es uno de los avances plásticos se utilizan extensiva-más otra parte, el objeto importantes en la cirugía ortopédica, LosPor termofijos son con polímeros que de alúmina, zirconia, hidroxyapatita,mente como empaque flexible, semiincrementar la resistencia al desgaste, porcelanas, vidrios bioactivos, y fue realizado por primera en el se pueden moldear o formar sólo rígido y rígido, pero debido vez a su se ha implementado el uso de etcétera.

Sus principales aplicaciones año 1968. una vez, ya que, solidificados, se estructura química y morfológica, no recubrimientos duros en cabezas están en el sistema óseo, con todotodos protegen de la misma manera vuelven infusibles e insolubles.

Lo mediante técniquefemorales, sucede enaplicados este ciclo único de los alimentos. Hay algunos que se cas de depositación física en fase vapor calentar-deformar-moldear es que el constituyen en una barrera excelente (PVD), polimérico además de sufre utilizar material unamateriales reaca la humedad (polietileno de alta alúmina (Al2O3) o cióncerámicos química como de entrecruzamiento densidad), mientras que otros actúan circoniavulcanizado, (ZrO2). (curado, reticulado), mejor como barrera al O2 y al CO2 formándose redes tridimensionales gaseosos, cloruro de polivinilideno, POLIMÉRICOS queBIOMATERIALES impiden que el polímero vuelva a nylon, etileno-alcohol vinílico. una granuna variedad polímeros fluirExiste al aplicársele carga de térmica.

Otros guardan el olor y el sabor del biocompatibles: los polímeros alimento empacado, poliacrilonitrilo, naturales, como por ejemplo El material de inicio puede ser un laTabla I. Venta total de polímeros termopolitereftalato de etilen-glicol. Sin celulosa, glucosalina, polímero que se entrecruzaráetcétera, durante yplásticos en Estados Unidos en el año embargo, pocos protegen del efecto 2000. polímeros el ciclo, o biensintéticos, monómeroscomo, que sepor oxidante de la luz solar. En ese orden ejemplo, polietileno de ultra alto peso transformarán en macromoléculas de ideas, es claro que no se puede molecular al (UHMWPE), nylon, entrecruzadas aumentar PVC, la tempeutilizar cualquier plástico para silicona, etcétera.en El desarrollo ratura.

La desventaja el uso de estos deLas aplicaciones que se comentarán empacar cualquier alimento. los biopolímeros las aplicaciones materiales estriba en en la dificultad que en este trabajo utilizan en su mayor incluye para prótesis faciales, partesparte materiales termoplásticos. presentan reciclarlos.

Ejemplos Hay que considerar también que para de prótesis de oído, aplicaciones de termofijos, también llamados rela selección del plástico de barrera dentales; marcapasos, riñones, hígadoINDUSTRIA EMPAQUE sinas, son: los fenólicos, los epóxicos, adecuado, impactan otros factores, Figura 3 a)DEL Implante parcial de rodilla para fémur. b) Implante total de rodilla, con y pulmones.

Películas melamina, delgadas yEl empaque base de soporte la superficie de contacto.

Implante total de rodilla, con de unpara artículo cualquiera poliesteres no saturados, como c) las propiedades mecánicas, capas de PVC se utilizan en bolsas dedebe vástago para óseo-integración. de la superficie de contacto cumplir al menos cond) Partes dos confortantes etcétera. ópticas, facilidad de procesamiento y,de almacenamiento y empaquetamiento la tibia.

PLÁSTICOS EN LUGAR DE METALES ¿Y qué decir de la industria automotriz?

En un pasado próximo, mientras más accesorios metálicos cromados tuviese un coche, era más espectacular. En efecto, carrocería, defensas, accesorios diversos, todos ellos metálicos, hacían del auto un vehículo pesado y con consumos energéticos considerables.

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Los termoplásticos son aquellos materiales poliméricos que, bajo la acción de una carga térmica, se reblandecen, pudiendo fluir al aplicarles una carga mecánica.

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Válvulas de corazón.- El corazón es una sobre El poliestireno, parte vitaltodo, de la costo. anatomía humana, da-que no presenta ninguna barrera contra la do que es una bomba de recirculación humedad, contra el cuerpo.

O2, se emplea de la sangre anitravés del Las muchodel en empaque sobre válvulas corazón semi-rígido, permiten que todo por sus buenas propiedades éste bombee sangre eficientemente. ópticas, cual implicaa fallar que los Estas válvulasloson propensas empacados material por alimentos enfermedades; sinen este embargo, no estarían muy protegidos contra pueden ser sustituidas por las válvulas el medio ambiente. prostéticas artificiales.

La figura 3 nos muestra el empaque de algunos alimentos con alto contenido de grasas. Para que estos artículos posean una vida de anaquel considerable, se necesita que el plástico con el que se vayan a empacar tenga una barrera excelente al O2, ya que éste, al contacto con los lípidos, tiende a oxidarlos, tomando los alimentos el sabor característico a rancio.

envases de plástico, ha ganado terreno a expensas del vidrio y del acero. Así lo demuestra un estudio de mercado realizado por Vitro Envases el cual transcribimos en la Tabla II. En éste se pronosticaba que el consumo de envases desechables de plástico aumentaría hasta un 18 por ciento en 1999, y esto a expensas de los retornables de vidrio. No se poseen cifras más recientes, pero si observamos nuestro entorno, creemos que las predicciones anteriores se han cumplido con creces.

Fig. 3. Alimentos grasosos empacados en película plástica.

El plástico más utilizado para envasar bebidas es un poliéster, el politereftalato de etilen-glicol, o simplemente PET, material que posee una barrera excelente a los gases, propiedad que lo posiciona en muy buen lugar en el mercado del envase de bebidas carbonatadas (ver Tabla II).

una especie de sándwich. Por ejemplo, la estructura consta de tres capas. La central es de nylon y posee un espesor tal que proporciona a la estructura las propiedades de barrera. Las otras dos El empaque debe poseer, además, Los dos tipos principales de válvulas capas, una exterior y ladorsal. otra interior buena resistencia ya que esFigura 5. Implantes de espina prostéticas del corazón mecánica, son mecánicas y en contacto con el alimento, son Además, posee una muy buena transcomún que el proceso de empacado se y biológicas. realice al alto vacío. La facilidad con la de PEBD. El sello se realiza sobre parencia y estabilidad dimensional, lo que su utilización en el esas capas y éstas son las que de estándicho que se selle la película plástica tambiénImplantes dentales.El surgimiento que permite reemplazará la raíz del envasado de otro tipo de productos. en contacto con ha la influenciado maquinaria dediente. es importante. Un plástico que cumplelos implantes dentales manufactura, facilitando de esta la mayoría de las cambios en la odontología Las con válvulas mecánicas son características excelentes grandes manera la operación de empaque. mencionadas es el nylon; sin embargo, en términos de durabilidad, pero clínica en la segunda mitad del siglo Espina dorsal.- El primer procedimienun material relativamente caro yXX. Así, con un empaque laminado oto quirúrgico por un disco herniado sones obstaculizadas por su tendencia muy higroscópico. afecta coextruido que forma una estructuratorácico fue reportado por Middleton a coagular la sangre.Esto Lasúltimo válvulas multicapa,técnicas se obtiene la combinacióny Teacher en 1911. fuertemente su propiedad de barrera; quirúrgicas biológicas son de menor durabilidad y Mediante de propiedades necesarias para la además, es difícil de procesar, y sus específicas, es posible reemplazar se deben sustituir periódicamente. aplicación deseada.

Ver figura 4. temperaturas de sellado son elevadaspiezas dentales perdidas, por otras Desde los años 1930 hasta la y están dentro de un rango estrecho. sintéticas, con las mismas funciones y actualidad, se emplea el material granALUMINIO duración. Y PLÁSTICO GANAN metálico en prótesis en las cirugías.

Por el contrario, el polietileno de TERRENO baja densidad (PEBD) es barato,La prótesis consta de tres partes En 1966 se hizo la primer cirugía fácilmente procesable, y su selladofundamentales, llamadas corona, con prótesis, substituyendo un disco no presenta ninguna dificultad;perno o muñón, que soportará a la cervical. posee buenas propiedades ópticas,corona y el implante propiamente y presenta una barrera razonable a la humedad. Su gran desventaja es que resulta permeable al O2 y a los compuestos orgánicos. Pareciera que una combinación de ambos plásticos solucionaría nuestro problema de Nació en Plowce-Sanok, Polonia. Es ingeniero mecánico y tiene una Maestría en Mecánica, la Universidad son empaque.

Otros materiales muydeutilizados Politécnica de Cracovia (PC), en Polonia. Hizo estudios de posgrado en la Facultad de alta Construcción de Barcos el polietileno de densidad, PEAD. y Máquinas, en Zagreb, ahora Croacia. Su Doctorado en Ciencias Técnicas es de la Universidad PC. Una de las opciones que utiliza la En este material se envasan agua y industria alimenticia para el empaque leche, en presentaciones de galón o de alimentos con alto contenido de medio galón, y cloruro de polivinilo, lípidos es, en efecto, una combinación Fig. 4. Salchichas empacadas utilizando para el sustituto de leche en polvo y de PEBD y nylon, lo que proporciona una película coextruída en base nylon. aceites; como comentario general, la al producto una vida de anaquel de diferencia entre el PEBD y el PEAD varias semanas y ¡sin refrigerar! El Lejanos están ya aquellos días en los consiste en su densidad; la del empaque, en este caso, consiste en una que primero situada alrededor 0.91la leche y las electricista bebidas por gaseosas Es ingeniero mecánico la Facultadse de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL,de donde también realizó susen estudios de Maestría y Doctorado en el gr/cm3 programa de en Ingenieríaen de un estructura formada de varias capas encontraban 0.93 yDoctorado la del segundo sólo envases de vidrio, Materiales. Actualmente pertenece al Sistema Nacional de Investigadores y a la Sociedad Mexicana de de película plástica de materiales y gran parte de la latería en envases rango de 0.94-0.96 gr/cm3.

Esto trae Fundidores.

Figura 4. Biomateriales para corazón. diferentes, unidas entre sí para formar de acero. El aluminio, junto con los como consecuencia un aumento en el

Zygmunt Haduch

Marco Antonio Loudovic Hernández-Rodríguez

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Un presente con historia

Materiales para la alta temperatura Doctor Jorge Alejandro Manríquez Frayre

Profesor Titular y Director del Programa de Ingeniero Mecatrónico / ITESM Coordinador Nacional del Proyecto Aluminio puro.

Aeroespacial del Sistema Tecnológico de Monterrey jmanriquez@itesm.mx

de vista de formado (valores máximos Tabla I. Principales componentes de textura en aceros de bajo carbono laminados de r y mínimos absolutos de r) se en frío y recocidos y su efecto sobre los parámetros de formabilidad [28].

MATERIALES EN LAS obtienen con mezclas de EDADES texturas del Componente tipoHISTÓRICAS {11}<001> y {111}<112>. r l uso de los materiales ha sido {001}<011> 0.4 -0.8 una maneraquímica común dede identificar La composición los y clasificar el de desarrollo {112}<011> 2.1 -2.7 aceros comerciales senivel controla para de las civilizaciones humanas a lo r maximizar el valor de . Aceros {111}<011> 2.1 0 largo de la historia.

Así,enporretorta ejemplo, efervescentes recocidos los términos Edad de Piedra, Edad {111}<112> 2.1 0 pueden alcanzar valores máximos en dealrededor Bronce de y 1.3, Edad de Hierro r de en tanto que losson {554}<225> 2.1 1.1 comúnmente citados para indicar calmados al aluminio pueden alcanzar ciertos períodos de tiempo (del {011}<001> 5.6 8.9 fácilmente los valores de 1.7. Los donde el material dosorden tipos de de milenios) acero presentan valores asociado a cada unose derecocen éstos refleja, cercanos a 1.1 cuando en temperatura de bobinado de los aceros alcanzar una reducción de alrededor en cierta manera, el grado de avance ycalmados al aluminio, y el decremen- del 70 por ciento para maximizar líneas continuas. desarrollo de las sociedades humanasto en la tasa de calentamiento durante el valor de r , aunque se encuentra a laeledad de nuestrael recocido tiende a incrementar evidencia que apunta en la dirección Estaprevias caída en valormoderna de r promovió civilización (anterior a 1453 d.C.). dicho parámetro (se atribuye esta de que la reducción a la cual r se el desarrollo de aceros susceptibles

E

de retener altos valores de formado característica a la capacidad de maximiza se incrementa conforme se PRIMEROS DESARROLLOS al tiempo de ser recocidos enPARA forma mantener en solución sólida tanto reduce el contenido de carbono.

ENDURECER MATERIALES continua. Estos aceros se conocen al nitrógeno como al aluminio para DIFERENTES AL ACERO o de ultra que precipiten durante el recocido); Parece ser que el máximo valor como libres de intersticiales Hacia finales del siglopor XIX y a principios bajo carbono (IF y ULC, sus siglas estas variables parecen no afectar el alcanzable de r se obtiene en aceros siglo XX, claramente ysepueden inicia uncomportamiento de los aceros IF o que no contienen más de 10 partes por en del inglés, respectivamente) desarrollo guiado poraltos importantes Sus (ppm) primeras observaciones arrojaron la manipulación de las propiedadesmillón presentar valores de r tan de carbono o nitrógeno. como ULC. estudios experimentales y propuestas que la aleación permanecía suave en aleaciones, fue la que realizó el 2.2. teóricas, enfocado a entender el después del súbito enfriamiento.

Sin investigador alemán Alfred Wilm en La producción de estos aceros requie- Los aceros convencionales de bajo los metales ycarbono embargo, cuando Wilm repitió las los años se1903-1911 laminan [1]. en Wilm frío intentaba hasta re comportamiento de estaciones dededesgasificado sus aleaciones (una aleación se endurecer una aleación de aluminio mediciones en muestras de Al-Cu y ladeadición de fuertes formadores genera cuando a un metal puro de carburos o nitruros, como Ti se o le que contenía alrededor de cuatro que ya tenían cierto tiempo después agrega intencionalmente una cantidad por ciento de cobre, en la misma de haber sido bruscamente enfriadas Nb, para precipitar al carbono y al significativa de otro(s) elemento(s), manera en que tradicionalmente se (hecho frecuentemente citado como nitrógeno. para modificar sus propiedades). realizaba con aceros: calentándola a algo accidental) encontró que éstas se una cierta temperatura por debajo de habían vuelto más duras y resistentes.

BOBINADO DE ACEROS Es ingeniero metalurgista Universidad Autónoma Metropolitana, tiene una Maestría Doctorado en Uno de los estudios que con el transLas investigaciones de yWilm, aunque su punto de fusiónpor y laposteriormente Otras variables de proceso que afectan Metalurgia, ambos grados de la Universidad de Sheffield, Gran Bretaña. Es miembro de la Academia Mexicana curso de los años ha sido reconocido nunca llegaron a explicar el origen enfriándola rápidamente. al valor de r son la reducción en la de Ciencias. como parte importante del inicio de del endurecimiento observado en

Rafael Colás Ortiz

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Algunas aplicaciones de los

sus aleaciones de Al-Cu, ayudaron a desencadenar el desarrollo comercial y el interés científico en dicho tipo de materiales.

Posteriormente, y con el gran incentivo económico que significaban los desarrollos militares, la segunda mitad del siglo XX trajo consigo importantes avances en los procesos para fabricar aleaciones con composiciones químicas precisas; en particular, la aparición y perfeccionamiento de procesos de fundición y refinamiento al vacío dieron como resultado el desarrollo de muchas otras aleaciones con propiedades por demás sorprendentes en cuanto a la capacidad de mantener su resistencia mecánica a elevadas temperaturas (ver Figura A).

plásticos

TEORÍA SOBRE EL ENDURECIMIENTO EN LA ALEACIÓN Años más tarde, entre 1919 y 1932, el investigador P. D. Merica y varios colaboradores suyos publicaron una serie de artículos donde presentaban de manera clara y concisa cuatro elementos de una teoría para explicar el endurecimiento observado en la aleación Al-Cu: (1) el efecto de la temperatura sobre la solubilidad del cobre en el aluminio, y la formación de partículas minúsculas con características muy especiales de (2) composición química –CuAl2, (3) tamaño y (4) distribución dentro del aluminio [2-4]. Como colofón a su teoría, Merica y sus colaboradores establecieron una serie de recetas para impartir resistencia mecánica a las aleaciones de Al-Cu y sugirieron la relevancia de estudiar diagramas de fase para encontrar otras aleaciones susceptibles de ser endurecidas con el mismo mecanismo.

Figura A. Resistencia mecánica como función de la temperatura de una aleación base Ni-Cr-(W-Al-Ti Fe) F. Tancret et al, Matls. Sci & Tech. Vol 19.

en las industrias del empaque y automotriz

Figura B. Sección esquemática de una turbina ilustrando la distribución de materiales genéricos como función de ¡Lo impactante de esta teoría es que la temperatura que se alcanza en cada se estableció sin tener la oportunidad zona. Fuente original: Michael Kervenk Doctor Carlos A. Guerrero S. de verificar visualmente la presencia (obtenido de la literatura abierta).

Director General de Estudios de Posgrado / UANL de las partículas formadas al inicio cguerrer@ccr.dsi.uanl.mx

del proceso de endurecimiento, dado queDoctor las partículas que se formaban Virgilio A. González G. inicialmente eran tan pequeñas, que Maestro FIME / UANL resultaba imposible apreciarlas con un en la aleación Al-Cu pasó a ser microscopio óptico! Posteriormente, conocido como endurecimiento por que ya desde y con la lásticos, ayuda depalabra otras técnicas de envejecimiento (del término en inglés el Siglo XIX se utilizaba como“age hardening”) o endurecimiento medición –rayos X-, la presencia ABSTRACT adjetivo para denotar cualquier y la función de las partículas de por The precipitación.

Las materials partículasinque role of plastic the material, o sintético, con lase forman son también llamadas CuAl fueronnatural evidenciadas en 1938 packaging and 2 de ser moldeadopor o formado; son esenciales para (de capacidad manera independiente) los “precipitados”, automotive yindustries is en la actualidad conserva su significa-controlar el grado de endurecimiento investigadores A. Guinier y G. Preston commented. Specific do, sólo que ahora hace referencia adel material.

[5-6]. applications such as poly(ethylenecierto tipo de materiales sintéticos terephtalate) as gas como de polímeros.

Este tér-MATERIALES La conocidos comprobación la presencia barrier onDE theALTA soft-drink bottle utilizadosugeridas por primera industry andEN lowEL SIGLO XX de mino las fue partículas porvezTEMPERATURA por Berzelius en 1832, pararesultó distinguirEl período densityde polyethylene onfue the testigo flexible 1920 a 1950 Merica y sus colaboradores con igualporque composición packaging industryde desarrollos gran cantidad de sustancias gran relevancia, su de una pero propiedades diferentes;de enciviles are ypresented. use of en el militaresThebasados existencia permitía explicar nuestro uso contemporáneo, density por de aleaciones high endurecidas manera consistente el fenómeno seuso polypropylene, a macromoléculas polyethylene and polyamides are La importancia de saber de refiere endurecimiento, tomando formadas como precipitación. porel un número elevado de unidadesendurecer also mentioned. materiales fue rápidamente base mecanismo de deformación repetitivas conocidas como meros.observada Keywords: plastic, packaging a través del uso de de metales a través de deslizamientos En nuestros días y de industry, de automotive Al-Cu (y otros sistemas) que ya se había establecidoacuerdo desde aaleaciones lo del anterior, se puede considerarparaindustry la fabricación de estructuras de finales siglo anterior.

El mecanismo plásticos como observado polímeros obarcos y aviones. de a los endurecimiento macromoléculas sintéticas capaces

P

Imaginemos por un instante el interior de una turbina de avión (ver Figura B): las series de aspas que componen el intrincado sistema de propulsión de una turbina giran a decenas de miles de revoluciones por minuto, resistiendo los intensos efectos de la fuerza centrífuga y los intensos embates de la alta temperatura –desde 500°C hasta alrededor de 1000°C– transmitida por los gases calientes que se generan por la combustión (todo esto adicional a los efectos corrosivos de los gases mismos).

Los materiales capaces de soportar este uso son especiales; son aleacioser moldeadas por “aleaciones algún proceso nesdeconocidas como industria del de de altamanufactura. temperatura”Eno la“aleaciones empaque, las nuevas generaciones resistentes al calor”, y basan su están acostumbradas a ver embutidos, excelente desempeño en la formación quesos,interna carnes, capaz frituras,depan, de jamones, una estructura y un sinfín de alimentos empacados mantener su estabilidad con el paso del en plástico.

De igual manera, tiempo incluso a altas temperaturas. las aceites,de aderezos, Unabebidas de lasgaseosas, características esa agua purificada, pastillas, y otra gran estructura interna es la presencia de artículos se distribuyen de cantidad diminutos precipitados que en envases de plástico (ver figura 1). impiden los deslizamientos internos de la estructura misma, evitando o reduciendo así la deformación del material.

ALEACIÓN COMERCIAL TÍPICA PARA USO A ALTA TEMPERATURA: 718 Veamos el ejemplo de la aleación conocida como “718”. Ésta es una de las aleaciones más usadas en aplicaciones de temperatura media-alta (temperatura máxima de operación alrededor de 600°C700°C) por su excelente relación Fig. 1. Ejemplos deLa productos envasados costo/desempeño. aleación está o empacados en plástico.

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haber sido calentado por 10 minutos ACEROS BIFÁSICOS clara dependencia del extranjero compuesta mayormente de Ni, Fe ya 800°C, siguiendo la segunda ruta de Entre los materiales más promisorios –por la mayor parte– en cuanto Cr (entre los tres alrededor de 90 por para la industria automotriz, se proceso. a tecnología se refiere, es claro y ciento) y con encuentran los adiciones aceros intencionales bifásicos, reconfortante observar que el entorno de Nb, Al, Ti y Mo (en total alrededor así llamados por consistir en una EFECTO DE PLASTICIDAD es muy distinto y mejor al de hace 30 de 10 por ciento).

La aleación 718 se mezcla de martensita finamente La evolución de los aceros bifásicos años. Ahora tenemos una industria produce al vacío para garantizar la dispersa en matrices de ferrita o condujo a los llamados TRIP (por las nacional y local (Monterrey) que no composición química y la integridad bainita.

Estos aceros se tornaron de siglas en inglés de TRansformation sólo requiere ingenieros preparados especificada, y posteriormente interés por exhibir alta resistencia Induced Plasticity) susceptibles a en el campo de la ciencia e ingeniería se somete a tratamientos termoy alta ductilidad, -Figura 1- a la par presentar el efecto de plasticidad de los materiales, sino que está mecánicos para darle la forma y las de presentar una curva de fluencia inducida por la transformación. Este a las universidades a incluir propiedades deseadas. continua, caracterizada por la ausencia tipo de aceros se caracteriza por Fig.urgiendo 1. Valores típicos de resistencia en sus planes estudio y tópicos de un punto abrupto de fluencia, típico la estabilización de la deformación ductilidad de diversosde tipos de aceros modernos, tales como materiales La Figura C muestra la estructura en aceros recocidos de bajo carbono, plástica, producto de la transformación [1-8]. aeroespaciales, nanomateriales, bio–también conocida comode Figura C. Microestructura una una cierta cantidad dedeaustenita queinterna promueve la presencia de marcas aleación 718. Superior a 4000x. inferior a materiales y materiales inteligentes, por deformadas. la escala deretenida en martensita. Este fenómede microestructura, fluencia en piezas 8000x. Fuente: Fotografía tomada por el en la esperanza de acelerar el paso sus dimensiones– de una aleación permite alcanzar los altos valoLas características mecánicas de no autor Ver referencia 7 para generar verdaderos avances 718 endurecida por precipitación y estos aceros se explican con base en res de ductilidad y resistencia mecátecnológicos propios que le permitan posteriormente sometida a un extenso la presencia de una fase dispersa, nica que se ilustra en la Figura 1. Los proceso de calentamiento continuo Para darseen unaresistencia idea de la yescala y de competir mejor en este mundo ductidura y resistente (martensita), que aincrementos globalizado.

760°C. Lasla dos micrografías fueronlidad las sedimensiones las partículas asocian con de el aumento en incrementa resistencia de una tomadas a magnificaciones de 4,000 que se observan en esta foto, basta matriz dúctil (ferrita). La ausencia del la tasa de endurecimiento producto y 8,000 aumentos, con un microscopio que si aumentamos 50 mil la transformación de la austenita punto de fluencia se atribuye a la alta de pensar conocido como “microscopioretenida veces aelmartensita. tamaño deEluna moneda de incremento densidad de dislocaciones producidas de barrido”[7].

Los adosen la untasa peso ¡requeriríamos una pantalla NOTA: Entre las empresas de producción de de endurecimiento retarda la porelectrónico la transformación de austenita materiales especiales más importantes en el muntipos de partículas responsables de aproximadamente un kilómetro formación de la estricción o cualquier martensita. do actual, algunas están claramente relacionadas de la resistencia mecánica a altaotropara proyectar su tamaño completo! tipo de inestabilidad de índole con los primeros desarrollos experimentales temperatura de la aleación 718 tienen Los estudios para desarrollar nuevas y teóricos acerca del comportamiento de los La estructura de los aceros bifásicos mecánica. una composición de Ni3Al y aleaciones para aplicaciones en materiales. Alcoa, por ejemplo, es una empresa se obtiene mediante elbase enfriamiento turbinas y estructuras deobtener avión, en de alcance mundial que tiene una parte de su Nb, respectivamente.

3 que permite del Ni material calentado en la región La microestructura historia de éxito ligada al conocimiento (y las tubos TRIP para en refinerías patentes por supuesto) derivado directamente aceros y se oleoductos, obtiene intercrítica (entre A1 y A3). Es práctica el efecto de las investigaciones de Alfred Wilm y Paul en calderas y entérmico otras aplicaciones En las de la figura C esmediante el ciclo consiste normal la micrografías adición de elementos como Merica (et al.) expuestas en este artículo [http:// similares, rutinariamente requieren difícil diferenciar entre ambos tipos silicio y manganeso para expandir en el calentamiento del material a Fig.www.alcoa.com/aerospace/en/history/1900s.

2. Ciclos térmicos que se usan para los materiales con este de partículas, distintasunaobservar asp]. Paul Merica posteriormente se unió temperatura comprendida entretipoproducir la región bifásica debido (α y γ) ay las retardar aceros bifásicos (a) y (b)(1919) o tipo paraTRIP cristalográficas a la (c).recién creada empresa Inco Limited como la orientaciones transformación difusional decon la lasA1 de y Ainstrumentos , seguido de (microscopios) la manutención 3 ingeniero físico metalúrgico y posteriormente poder entender su que comportamiento. que aparecen (ver [7]). Una micrografía austenita.

El tratamiento puede seguir a una temperatura permita la (1951) llegó a ser presidente y director de la EL ENTORNO muestra la microestructura de la misma empresa. dos rutas diferentes. La primera, transformación parcial de austenita Aunque La México sigue teniendo mismaen aleación pero por a unaen bainita. consiste calentar 718, el material transformación parcialuna magnificación 50 mil aumentos.permite retener a temperatura encima de A3 por eldetiempo requerido La la foto fue tomada con un microscopara completa transformación a ambiente una cierta cantidad de pio conocido como el “microscopio austenita; posteriormente, material austenita, que, cuando se somete el electrónico de transmisión” se enfría a una temperatura dentro del [8].acero a solicitaciones externas, se Las partículas se pueden identificartransforma Es licenciado en Física por la Las Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL); realizó una maestría en Física a martensita. mejores intervalo intercrítico, para promover de Materiales en la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) y obtuvo su doctorado en Ciencia e redondas, pero a laferrita. mayoríacaracterísticas se obtienen cuando la algunas transformación parcial de Materiales en la Universidad de Texas-Austin, en Estados Unidos. semicirculares (una partícula estála cantidad de austenita Ingeniería retenida se El son material se enfría rápidamente señalada por una flecha ambiente negra en laencuentra entre el siete y el once por hasta temperatura micrografía).

Las partículas se pueden para transformar la austenita en ciento. La Figura 4 muestra el tipo de identificar alargadas y la mayoríamicroestructura requerida para que martensita. pegadas al precipitado semicircularun acero sea susceptible a presentar [1] A. Wilm, Physikalisch-metallurgische Untersuchungen über magnesiumhaltige (una partícula marcada con unel efecto TRIP. La segunda ruta deestá proceso, consiste Aluminiumlegierungen, Metallurgie 8, 225-227 (1911). asteriscoelnegro en laen micrografía).

[2] P. D. Merica, R. G. Waltenberg, and H. Scott, Heat Treatment of Duralumin, Bull. Am. Inst. Min. en calentar material el intervalo Metall. Eng. 150, 913-949 (1919).

RESISTENCIA Y Waltenberg, TENACIDAD intercrítico, para que los carburos y ALTA [3] P. D. Merica, R. G. and J. R. Freeman, Jr., Constitution and Metallography of El fondo oscuro de la imagen es el destinados a aplicaciones parte de la ferrita se transformen en Los aceros Aluminum and Its Light Alloys with Copper and with Magnesium, Sci. Pap. Bur. Stand . 15, 105-119 materialAl base (1919). requieren de alta austenita. igual Ni-Fe-Cr, que en el donde primer seestructurales [4] P. D.Merica, The Age-Hardening ofMetals, Trans. Am. Inst. Min. Metall. Eng. 99, 13-54 (1932). encuentran dispersos los precipitados y tenacidad, una combinacaso, la martensita surge del temple resistencia [5] A. Guinier. Nature 142 (1938), p. 569.

Estas partículas o precipitados hacención que se Nature puede por Fig. 3. Microestructura de un acero Si-Mn de la austenita.

[6] G.sólo Preston.

142 obtener (1938), p. 570.

(0.11 C, 1.26 Si, 1.53 Mn % peso) la misma función que las partículasla reducción [7] Jorge o A. Manríquez anddel L. Rabengerg, Domains of Oriented ¨ Particles in Ni-Fe-Cr refinación tamaño Extended después de por 10 minutos de CuAl descritas anteriormente en Base Alloys, Scripta METALLURGICA et MATERIALIA, 28,ser pp. calentado 581-586, 1993.

2 La Figura 3 muestra la microestructura de grano ferrítico. Estos aceros se a 800°CVol. y enfriado en agua; seInt´l. indica [8J] J. A. Manríquez, P.L. Bretz, L. Rabengerg, and J.K. Tien, Proc.

Of the Seventh Symposium el endurecimiento siguiendo las prácticas bifásica que se obtuvodedealeaciones un acero Al-procesan la presencia de ferrita (F) y martensita on Superalloys, S.D. Antolovich, ed. pp. 507, (TMS 1992).

Cu: evitan o reducen el deslizamiento como laminación (M).

Si-Mn templado en agua después de denominadas interno de la estructura de la aleación.

Jorge Alejandro Manríquez Frayre

Referencias

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MAGNETISMO

controlada y enfriamiento acelerado. donde to y ti son los espesores inicial y La primera de ellas, -Figura 5-, se final. El valor de r se calcula por: basa en la progresiva refinación del tamaño de grano austenítico mediante su recristalización entre, o durante, los pases de laminación, (2) que, al transformar a ferrita, resultará en un tamaño relativamente fino. el valor promedio de r, , se obtiene Una refinación más pronunciada se cuando se ensayan probetas cortadas puede obtener mediante la adición a 0, 45 y 90° con respecto a la dirección Fig. 4. Microestructura de un acero Si-Mn de elementos que precipiten el de laminación: (0.13 C, 0.78 Si, 1.66 Mn % peso) después procesamiento.

La precipitación de ser calentado por 5 minutos a 780°C, inhibe la recristalización y permite por 30 segundos a 410°C y enfriado en la acumulación de la deformación agua; se indica la presencia de ferrita (F) en la austenita, que se refleja en un y bainita (B) y de austenita retenida (RA). incremento en la tasa de superficie (3) sobre volumen (Sv) de los granos alargados. Un incremento mayor de Sv Doctor Moisés Hinojosa Otro parámetro usado paraque evaluar se encuentra cuando laencuentran deformaciónsignificativamente normalmente se mayor la la Subdirector académico FIME / UANL formabilidad de metales es el factor se localiza en bandas que cruzan constituidas por un solo dominio de una de múltiples dominios, de anisotropíaporque plana (enr)estas definido como: más de un grano.esta La refinación en elsimplemente magnético.

Desde perspectiva, últimas Maestro Marco Antonio tamaño ferrítico es un resultado del sólo basta orientar su momento se deberán tomar en cuenta las Garza Navarro en la tasa de nucleación en incremento el sentido deseado mediante un energías asociadas para la formación Candidato a Doctor en Ingeniería de que propicia una estructura altamen-de los dominios. Cristales adyacentes Materiales Maestro por asignatura FIME campo magnético externo. Por tanto, te deformada.

La Figura 6 muestra, ingmarcogarza@gmail.com partículas de especies que en bulto con momento magnético paralelo como ejemplo, la diferencia en latendrán una alta energía de interacción (18) normalmente presentan acoplamientos microestructura se obtiene ferromagnéticos, en que la escala “nano” amagnetoestática, la cual tenderá a temperatura ambiente pueden presentar un cuando carácter unorientarlos de forma antiparalela para INTRODUCCIÓN acero Nb-V transforma después que está asociado con la tendencia l término nanoestructura es denominado superparamagnético. de losminimizarla. pases de desbaste o los de laminación a la generación de orejas en piezas Fig.empleado 5. Diagramacomúnmente esquemático del para proceso controlada. se realiza un estudio del Porsometidas de describir laminación controlada. lo tanto,a embutido una vez profundo. que unaLas materiales cuyas A continuación orejas se encuentran a 0 y 90°,escon dimensiones se encuentran por origen del carácter superparamagnéti- partícula de múltiples dominios La capacidad de formar un acero se respecto a la dirección de laminación, debajo de los 100 nm. A dicha co en nanopartículas de un solo magnetizada hasta la saturación puede relacionar capacidad quemediante cuandola raplicación es mayor de queun cero y a 45° así como con sus lapropiedades campo escala, el comportamiento de tales dominio, tiene ésteresultantes. para extenderse más que enmagnético cuando esexterno, negativo.la energía de materiales se ve dramáticamente magneticas adelgazarse al someterse a esfuerzosinteracción magnetoestática entre los modificado, en virtud de que en éste tensiles. Esta capacidad se expresamomentos Se ha encontrado los cristales aceros que DE UN SOLO DOMINIO magnéticosque de los se reflejan variaciones en la estructura PARTÍCULAS por el parámetro r, que se determina exhiben un alto valor de para electrónica del sólido, las cuales se La existencia de partículas de un solo es lo bastante intensa comopresentan en unamagnético prueba defue tensión al medir bien definida del tipo predicha por elque,una unatextura vez eliminado dicho campo, encuentran implícitas en el proceso dominio cociente deformación logarítmica {111}; en cambio, componentes vezde enla 1930; sin embargo, los estos tiendan a re-orientarse.

La de miniaturización. Así, propiedades primera medida en el ancho de la probeta (ε textura del tipo {001} limitan el grado ): tales como las ópticas, eléctricas y estudios teóricos que la detallaron no w orientación resultante, luego de dicha de formabilidad los aceros, por lo es ladeconocida como magnéticas, por mencionar algunas, fueron realizados sino hasta la pasada re-orientación, que es posible relacionar el parámetro década. Como resultado de este trabajo, remanencia. son sustancialmente modificadas. con el cociente de las intensidades se demostró w que o  la coercitividad, H,   de los componentes de textura {111} = ε l n w a partículas de un solo dominio En particular, las propiedades asociada  w  elipsoidales de un Las partículas sobre los del {001}.

(1a) i   magnéticas mostradas por solo dominio magnético, con constante se encuentran permanentemente

EN NANOPARTICULAS

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nanopartículas, cuyo diámetro oscila de anisotropía magnetocristalina K y magnetizadas hasta la saturación, aun El tipo de textura se puede de un campoque magnético entre los 1 a 100 nm, han logrado magnetización de saturación Ms, podía en ausencia encontrar en los aceros depende y w son, respectivamente, donde w o a partir i captar la atención de un amplio ser calculada de la ecuación aplicado. Es decir, estas partículas de la composición química, los anchos inicial y final de la probeta, son lo bastante pequeñas para quedela las número de científicos alrededor del [1]: condiciones sobre la deformación logarítmicaenergía necesaria de paraprocesamiento la formación de en mundo. Dicho interés se ha centrado caliente y en frío, así como medida a partir del espesor de la (1) H c = 2K M s dominios sólo sea suficiente paradela las en la capacidad que estas partículas prácticas de enfriamiento y recocido. probeta (ε ): t creación de sólo uno. También, debido tienen de responder a estímulos La Tabla I 116 resume los componenmagnéticos de manera relativamente Esto es cierto si los momentos a su tamaño, la magnitud de dicha tes que se encontrar en aceros Mpueden fácil; es decir, debido a su propiedad magnéticos de los cristales que saturación, , es considerablemente s de bajo carbono laminados en frío y  Fig. 6. Microestructuras de un intrínseca de encontrarse poracero sí alcomponen lat o partícula se orientan pequeña (la magnetización es función   recocido, así como los valores de = ε l n Nb-V (0.08 C, 1.54 Mn, 0.35 Si, 9.055 Nb, t mismas magnetizadas hasta la coherentemente.  t  Es de esperarse del valor del momento magnético 0.078 V % peso) al término de los pases de y r.

Examen de los valores de la Tabla (1b) i   saturación. Esto es debido a que que la coercitividad mostrada por resultante por volumen determinado desbaste (a) y de laminación controlada I permite llegar a la condición que la las (b). nanopartículas magnéticas partículas de un solo dominio sea de material). mejor combinación, desde el punto

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Como resultado, bajo la influencia de un campo magnético externo, los momentos magnéticos asociados a los cristales se alinearán con éste. Si este campo se elimina, la coercitividad será la energía necesaria para reorientar dichos momentos en sentido contrario, en virtud de la anisotropía magnetocristalina (dirección preferencial de magnetización) y en ausencia de la contribución de la energía magnetoestática.

PARTÍCULAS SUPERPARAMAGNÉTICAS Por debajo de la temperatura de Curie, TB, los momentos paramagnéticos de los cationes que constituyen los cristales de las partículas de un solo dominio están alineados de manera paralela, por lo cual su momento magnético resultante, m, es la suma de los momentos paramagnéticos individuales de cada catión.

la alineación total de los momentos paramagnéticos de los iones que lo constituyen. Sin embargo, en este tipo de sistemas, el momento magnético total es el resultado de la alineación de los momentos magnéticos individuales de cada partícula. Por lo tanto, el sistema se comportará como un paramagneto compuesto de partículas de alto momento magnético (el momento magnético de cada una de ellas se encuentra ponderado por la cantidad de momentos paramagnéticos de los cationes que contiene).

Figura 1. Curva de histéresis a 300 K de un sistema de nanopartículas de magnetita.

MOMENTOS MAGNÉTICOS BLOQUEADOS Conforme disminuye la temperatura asociada a ET, eventualmente se alcanza una temperatura llamada de bloqueo (blocking), TB, por debajo de la cual el acoplamiento entre los momentos magnéticos de las partículas no es del todo coherente; sin embargo, sí menos fluctuante que por encima de la misma, Puente acero.

En hecho un de sistema conformado de como se muestra en la Figura 2. En partículas de un solo dominio aisladas este gráfico es visible un pico en la Figura 2. Gráfico de magnetización entre sí, de volumen VP el equilibrio curva denominada ZFC (enfriamiento dependiente de la temperatura a un a zero de campo aplicado), así comoRETOS sus propiedades magnéticas campo de 10.00 mT de un ALconstante DESARROLLO fierro.

Un yacimiento quede tecnologías desarrolladas en escontenido también una irreversibilidad entre altamente determinado por tres sistema de nanopartículas de magnetita. de lasTECNOLÓGICO la Colonia de la Nueva España aún extraordinario, como es el caso símbolos sólidos representan la curvasbrasileños, ZFC y FC tiene (enfriamiento magnitudes características: energíaalgunos metalurgia de los procesos mineralesconLa Los se utilizan y son reconocidas lacomo curva ZFC (enfriamiento a cero campo campo aplicado).

La irreversibilidad térmica, , en donde k es la E = k T B T B beneficio de los minerales de con contenidos de fierro en el orden de aplicado) desarrollos mexicanos de esa época. y los símbolos huecos la curva serciento explicada como la respuesta Boltzmann; la energíade puede ofrece, ahora, grandes retos 68 por (prácticamente el hierro Estaconstante necesidadde motivó a que técnicos FC (enfriamiento a campo aplicado). de es momentos de anisotropía magnetocristalina, oxígeno).magnéticos bloqueados;al desarrollo tecnológico, pues es expertos de Europa vinieran a México resto es decir, por debajo de la T , en donde K representa algunos B importante aprovechar nuestros y desarrollaran escuela. En esta forma, la energía total defueanisotropía magnéticos se encuentran,yacimientos con los requerimientos el contrario, los yacimientos el Palacio de Minería una de lasporPormomentos unidaduniversidades de volumen; y la energíamexicanos en apariencia para re-de productividad que demanda la tienen impedidos por lo general primeras mexicanas. la Figura 3. magnetoestática, E M = µ m H , donde Hcontenidos orientarsede de fierro maneraen aleatoria (fluctuarindustria. los niveles en ael50tiempo) y en consecuencia se es la magnitud delnace campo por ciento.

La industria del acero en magnético México de 30 comportamientos, por encima mantienen orientados en el sentidoLasAmbos aplicado. del siglo XX, con la necesidades de laboratorios y a principios o por debajo de T del campo, incrementando la , también pueden B metalúrgicos Fundidora de Monterrey; nace como Esto obliga a que esta materia prima especialistas en los temas magnetización del sistemaapor encimade ser temperaturas en donde ET >> EA yinicie explicados considerando tiempo beneficio de minerales se el hacen su transformación acero unaAindustria integrada que explotaba del pico de la curva tanto, laurgentes, que le pues tomaes alnecesario momentoaprovechar magnético de en ausencia de materia un campo magnético primero por ZFC. uno Por o varios como fuente de prima el pasando temperatura a la cual aparece una partícula con el campo externo, la del dirección de el fluctúaprocesos m cual materiasalinearse primas procesadas de beneficio, para el asípiconuestras famoso “Cerro Mercado”, de la curva ZFC es definida como T magnético aplicado. Éste esmucho conocido rápidamente en el tiempo, por lo cual el . abasteció de las unidades de fierro a eficientar la productividad del proceso B en productos terminados de como tiempo de relajación, sistema no exhibe una magnetización mayor valor para el beneficioy puede de siderúrgico. esta empresa. ser expresado como [2]: efectiva, aunque sí una local en virtud Como resultado de lo anteriormentenuestro país. la orientación de m individual La de pureza y propiedades que el de expuesto, el comportamiento de sistemas compuestos de partículas cada partícula.

Si bajo estas condiciones mercado exige a los nuevos aceros se aisladas de un solo dominio variará se aplica un campo magnético, la traslada a sus materias primas, pues (2) sustancialmente en función de magnetización global del en sistema la presencia de ciertas impurezas el dicha temperatura.

Por un lado, a no presentará histéresis (ausencia acero líquido evita o dificulta los pasos temperaturas por encima de la de de coercitividad siguientes, como lo es, ypor remanencia), ejemplo, bloqueo, la curva de histéresis del comportándose prácticamente como la presencia de trazas de cobre. Esto no presentará características donde es una constante, con valores paramagneto.

Esteproblemas comportamiento es causa de muchos en el es sistema Es director de Investigación y Desarrollo de la empresa HYLSA.0Miembro de diversos -13 organismos; fue histeréticas, tales como la coercitividad conocido como superparamagnético y comprendidos 10 yTecnológico 10-9 s. presidente de la Asociación Mexicana de Directivos de la Investigación Aplicadaentre y el Desarrollo proceso de laminación. o(ADIAT); remanencia, pero debajo deyésta, es ilustrado por la Figura 1. es secretario delpor consejo FOMCEC especialista de la división de ingeniería química dentro del comité de acreditación del Sistema son Nacional de EvaluaciónCuando Científica y Tecnológica de CONACYT. En es 1993 lo dichas características visibles, la temperatura Por lo general, todos los yacimientos ganó el tercer lugar del premio ADIAT por el trabajo “Nueva tecnología de reducción directa HYL III, con asemejando un acoplamiento Clásicamente, el momento magnético suficientemente alta; es decir, por combustión parcial”. de hierro mexicanos son de bajo de un paramagneto es asociado a ferromagnético tal como lo muestra encima de TB, el tiempo de relajación

Ricardo Viramontes Brown

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disminuye, debido a las fluctuaciones térmicas inducidas. Si en este punto un campo magnético es aplicado al sistema, el momento magnético de las partículas tenderá a orientarse en el sentido del campo; sin embargo, cuando éste es eliminado, el momento de la partícula rápidamente regresa a su estado original de no alineación, y el momento magnético neto del sistema es cero (no existe remanencia ni coercitividad).

FLUCTUACIONES TÉRMICAS Por debajo de la TB el tiempo de relajación es comparativamente mayor al presentado en el caso anterior, debido a la disminución inherente de las fluctuaciones térmicas, por lo cual al momento magnético de la partícula le tomará más tiempo re-orientarse una vez que sea suprimido el campo magnético aplicado, y en consecuencia la remanencia y coercitividad del sistema serán diferentes de cero.

Figura 3. Curva de histéresis a 2 K de un sistema de nanopartículas de magnetita.

tículas son preponderantemente determinadas por las fluctuaciones térmicas inducidas por la temperatura, por lo cual su respuesta hacia un campo magnético aplicado es el

resultado de una competencia bien marcada entre la energía magnética de la partícula, la cual es función de su tamaño y anisotropía, y la energía térmica inducida por la temperatura.

En apariencia, las características histeréticas de los sistemas de nanopartículas magnéticas son sólo función de las fluctuaciones térmicas inducidas por la temperatura; sin embargo, el valor de la coercitividad y la remanencia también son dependientes del tiempo de relajación característico del equipo, , en el Es doctor en Ingeniería de Materiales por la cual se miden. Por debajo de la TB el UANL (1996); investigador nacional nivel I, miembro de la Academia Mexicana tiempo de relajación de la partícula de Ciencias. Actualmente es el subdirector académico de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. es mayor al tiempo de relajación del instrumento de medición, por lo cual no es del todo correcto asegurar que la coercitividad presentada por estos sistemas por debajo de la dicha temperatura se deba a la existencia de acoplamientos ferromagnéticos entre Es Maestro en Ciencias de la Ingeniería Mecanica con Especialidad en Materiales por la UANL (2006). los momentos de las partículas. El Actualmente cursa el tercer semestre del Doctorado en Ingeniería de Materiales en el Programa Doctoral en Ingeniería de Materiales de Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, además de ser maestro por Ingeniero Colás valor de TB y Rafael el tiempo de relajación asignatura en esta misma institución.

Profesor Titular Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica / UANL del instrumento de medición, i, se rcolas@mail.uanl.mx relacionan de la siguiente manera [1]:

Moisés Hinojosa Rivera

Uso de nuevos

aceros formables Marco Antonio Garza Navarro en la industria automotriz

L

a crisis del petróleo de los años 70 impulsó la generación y desarrollo de materiales con una resistencia mecánica superior a la de los (3) C AVP aceros para así reducir TB = convencionales, el peso y el consumo de combustible τ  ln  i  de los k Bautomóviles, sin poner en τ 0  riesgo la integridad y seguridad de los ocupantes. La búsqueda de y mejores no se ha En nuevos conclusión, las materiales características detenido:presentadas baste mencionar la sinergia magnéticas por nanopar. entre las industrias automotriz y

siderúrgica para evaluar y determi- fácilmente formables y adaptables a nar las características y propiedades las condiciones de fabricación de la que deben tener los materiales industria automotriz. Los aceros no destinados a la fabricación de los son los únicos elementos metálicos aceros que se estarán empleando que se emplean en la manufactura en la manufactura de automóviles automotriz.

1. en A. S.el Edelstein y R.próximo.

C. Cammarata, futuro El Nanomaterials: programa,Synthesis, Properties and Applications, Series in Micro and Nanoscience and Technology, Institute of Physics, Londres, Inglaterra, 1996. alu-minio o denominado ULSAB por sus siglas Aleaciones en base 2. R. M. Cornell y U. Schwertmann, The Iron Oxides: Structure, Properties, Reactions, Occurrences and magnesio son promisorias al ofrecer en Wiley-VCH, inglés Weinheim, (Ultra Light Uses, Alemania,Steel 2003. Auto Body) ha reconocido la necesidad de la posibilidad de reducir aún más contar con aceros de alta resistencia el peso de los vehículos, a la par de mecánica y alta ductilidad, que sean ofrecer nuevas opciones de diseño.

Referencias

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EL VIDRIO EN LA BIOMEDICINA de otros materiales, como cerámicas, NUEVOS SISTEMAS VÍTREOS Desdedela metal Edady de Piedra Los hasta la era de la Nanotecnología aleaciones polímeros. vidrios tradicionales también En el área de la biomedicina, el hecho de Como resultado, los nuevos vidrios se pueden convertir en vidrios que haya nuevos vidrios mucho menos se utilizan más en campos como la “activos”. El uso de nuevas técnicas frágiles, ha resultado en la introducción energía, electrónica, opto-electrónica, de recubrimiento le amplía al vidrio de vidrios biocompatibles, como los biotecnología y medicina, maquinaria básico la gama de propiedades ópticas implantes dentales y de hueso, con de precisión y el manejo de desechos y mecánicas. La industria del vidrio mayor vida y mejor aceptación por el nucleares y químicos, entre otras. ha adoptado muchas tecnologías de cuerpo humano, que los equivalentes otros campos que han hecho posibles cerámicos o metálicos.

IMPACTO nuevos sistemas vítreos. Un ejemplo Patricia Liliana Cerda Pérez es la aplicación de capas activas y Los vidrios biocompatibles basados EN Doctora LAS COMUNICACIONES del importante Centro de Un Coordinadora aspecto muy de los películas delgadas en substratos de en materiales que se derivan de alimentos;promueven disminuir la contaInvestigaciones / UANL hidróxi-apatita la avances recientesFCC en la tecnología del vidrio que han resultado en productos la procesar cerda35@hotmail.com minación atmosférica; construir; debido a vidrio es sobre su pureza. La habilidad con propiedades ópticas y magnéticas regeneración de tejidos, de la salud, plagas y su porosidad facilitadetectar la formación de transmitir señales ópticas a través ampliamente superiores a los de quemonitorear avanzar en la informática. esde distancias, la Edad de utilizando Piedra hastamateriales que le compiten. de acoplamientos entre el hueso y el de grandes los tiempos actuales de la tejido. fibras ópticas de vidrio, ha tenido un Esta ciencia, que clasifica los materiales Nanotecnología, la capacidad gran impacto en las comunicaciones, y En muchos casos, las películas su estructura atómica y sus del hombre para investigar la relación aplicación de los nuevos vidrios ello está directamente relacionado con delgadas son hechas de otro vidrio Otrasegún es, suahora mismo, entre estructuras y propiedad la medicina es uso como la habilidad de producir vidrio con de un losfuncional. Las películas delgadas son en propiedades, característica de las terapéuticas, sociedades del materiales lo ha grandesmuy importantes en dichos avances portadores de sustancias nivel muy alto de llevado purezahacia química.

Tercer Milenio, fundamentadas logros.

Primero, con el descubrimiento Obtener altos niveles de pureza modernos, tales como el control pues las llevan directamente al sitio en del Conocimiento, del fuego y la fabricación de lassolar, resultando en lo que ahora se del las mal.economías Esto optimiza el uso de requiere de condiciones de producción base para el despegue o el herramientas de caza y cultivo, drogas, y minimiza los efectos cuidadosamente controlados.

Los conoce como ventanas “inteligentes”; las como fortalecimiento económico de que permitieron el sedentarismo últimos avances en tecnología de fibra que tienen la capacidad de administrar colaterales. Su éxito se ha demostrado las Empero, como todos los y la traen configuración el tratamiento de enfermedades óptica ventajas de de grandes aumentoscivi-su transparencia y color de acuerdo en naciones. modelos cibernéticos, tiene también lizaciones; ahora, con la utilización de substanciales en la capacidad para a las necesidades arquitectónicas, tales como el cáncer de hígado. sus riesgos. la nanociencia, a través la cual lamaximizando el confort, administrando transportar señales con de pérdidas humanidad monitorea la salud; viajala privacidad y/o minimizando el También debemos reconocer los mínimas.

No se que desconoce queen existen al espacio; crea nuevas fuentes deconsumo energético. avances se hantampoco realizado el peligros latentes de toxicidad energía e innova la producción agrícola diseño y las características de laque Las nuevas fibras ópticas se han El desarrollo y la evolución de las los científicos analizan cada vez que para tratar deutilizando aminorar el apocalíptico parte de productos de vidrio de las aplicaciones comerciales, mayor desarrollado nuevas Unasociedades están íntimamente ligados a crean algún nuevo material; en la jinete de la hambruna. poco es la e convencionales. Por ejemplo, ylos composiciones: dopado de sílice porsucomún capacidad parareconocida, producir, descubrir industria militar, donde su aplicación los nuevos espejos retrovisores, envases de vidrio hoy en día son muy con germanio; adición de elementos de innovar con nuevos materiales. es potencial para que mejorar el tipo de Ciencia los Materiales, a aquéllos se utilizaban del La grupo de lasdetierras raras, o bienesteinicialmente sólo en autos de alto superiores armas hardware con nuevas vasto campo multidisciplinario don-lujo, noy que son cada sustancialmente diferentes. pocoytiempo.

Enmilitares las últimas dos vez se propaga más hace utilizando fluoruros en lugar de propiedades enpasado, la relación de Aunque laboran elingenieros mecánicos, En diversas partesespejos del mundo, del siglo se fuerza-peso, lograron estratos. Estos ajustan endécadas óxidos. proceso básico para a otros los hombres de cienciahaciéndolos son cautelosos civiles y eléctricos; químicos, físicos,automáticamente términos económicos, existen áreasavances significativos, su reflexión para la producción de la fibra óptica sigue para no confundir la eficacia médicos y agrónomos, entre otros, específicas donde los países en desasiendo el de deposiciones químicas de compensar la intensidad de las luces mucho más ligeros, sin sacrificar,deo los de sus sus descubrimientos nos lleva pensar en en losinglés) grandesde otros rrolloautos y desarrollados multipli-aúnalcances mejorándoles, característicascon Entre otras deben operaciones vapores, (CVD a por sus siglas las simples razones de mercado o de desafíos tecnológicos a los cuales car sus esfuerzos para crear nuevos algunas compañías han introducido de valor agregado, la producción mecánicas. dominio político que subiste como el hombre y la mujer de hoy deben materiales.

Quienes no se atrevan cambios que les han dado ventajas de discos de almacenaje ópticos y estilo de gobierno en las naciones hacer frente, en aras de garantizar su quedarán simplemente fuera de toda competitivas. magnéticos ha dado lugar al desarrollo MATERIAL HISTÓRICO poderosas. propia supervivencia, la cual requiere,de sistemas posibilidad de avanzar económica, amén de otras aplicaciones, informáticos mucho más En breve, cadacambios vez en en proporción mayor, derápidos política y socialmente en el granque juegopodemos decir que el vidrio es un y con mayor capacidad Otros las propiedades Por ello, en cadaen aparato, tela, fármaco materiales más sofisticados. de las ligas internacionales. presente el nuevo estado del nuevo vidrio se pueden obtener antes. Adicionalmente, se obtiene una material o proceso de materiales novedosos al remplazar el anión de oxígeno del cobertura significativamente mayor en de las tecnologías, y sería muy difícil que otra nos llegue a lasunmanos, DESARROLLO DE LA o nitrógeno. métodos Los científicos canadienses, por ejem-prever cosa que futurodebemos muy de protección de radiación vidrio básico con carbono preguntarnos: ¿qué nos dejará? y NANOTECNOLOGÍA plo, hablan de 10 áreas concretas con Los vidrios resultantes, base oxicarbu- nuclear y ultravioleta; y por otro lado brillante para este material histórico. largo de nuestra desdeen celdas aplicaciones prometedoras solares más eficientes. susten- ¿hacia dónde nos llevará? rosAylooxinitruros traen historia, diferencias que la humanidad utilizaba piedras, tadas con base en la nanotecnología. significativas en las propiedades maderas o arcillas, por la físicas, empezando conpasando una mayor Era de Bronce, Feudalismo y la ÁREAS ESTRATÉGICAS temperatura de el ablandamiento, Revolución Industrial, mayor dureza y módulo el de desarrollo Young o y Ellos indican que nuestro futuro pende la evolución de las sociedades están de nuestra capacidad para desarrollar elástico. Uno de los resultados es una íntimamente su capacidad el almacenamiento, producción y opción a la fibra ligados de vidrioa tradicional para producir, descubrir e innovar conversión de energía; de nuevas para el fortalecimiento de materiales Cursó el Doctorado en Ciencias de la Comunicación, Es originario de San Luis Potosí, y estudió ende la Universidad Autónoma de esa entidad, donde obtuvo con nuevos materiales.

Hoy, de producción agrícola; con especialidad en Periodismo, en la Universidad compuestos, que compiten ahora con en formas el título de Físico. Posteriormente, con el grado de maestro en Ciencias, laboró durante 28 años en la Complutense de Madrid, España. Obtuvo el Premio la era de la conquista de espacios tratamiento y remediación de aguas; la fibra de carbono. empresa VITRO. Pertenece al Sistema Nacional de Investigadores Nivel III. Actualmente jubilado, se Nacional de Periodismo, carrera en la que se ha planetarios y en pleno desarrollo de de diagnósticos de enfermedades dedica primordialmente a la investigación y consultoría. desempeñado durante más de dos décadas. la nanotecnología, las condiciones y administración de fármacos; de

Descubrimiento y manejo de materiales, el gran reto de la humanidad

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Patricia Liliana Cerda Pérez Jorge Loredo

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Materiales Materiales

NANOMATERIALES: Minerales de fierro, materia prima para producción ACTUALIDAD YlaFUTURO de acero de alta calidad

Doctor Miguel José Yacamán Investigador del International Center IngenieroMaterials, RicardoThe Viramontes for Advanced University of Director de Investigación Texas at Austin. y Desarrollo / HYLSA Doctor Eduardo Pérez Tijerina rviramontes@terniumhylsa.com FCFM / UANL Doctor Sergio Mejía Rosales FCFM / UANL n nuestra época moderna viviegperez@fcfm.uanl.mx

E E

mos rodeados de materiales que nuestros nunca l escenario mundialabuelos en los próse ximos hubieran imaginado; quizás sean años contempla una caenda esencia lo mismo; sin embargo, vez mayor miniaturización de propiedades que éstos tectienen los las materiales y los dispositivos superanDebido en mucho los materiales nológicos. a ello,a actualmente los que nuestros abuelos los con países desarrollados realizan se desarrollaron.

Como ejemplo, baste programas orientados a la creación mencionar cómo aún no hace mucho, El hierro. de nuevos grupos multidisciplinarios, recordamos cuando los como automóviles relacionados con las áreas las desintegraban las calles, quesenuestro grupoentrabaja, enpues las los aceros de las carrocerías no resistían universidades y centros de invesla oxidación ambientes.en la tigación.

De ahíde la los importancia Es la minería la industria que desarroFUENTES DE MATERIA formación de recursos humanos en lla los métodos especializados para Ahora, es un problema que PRIMA PARA EL ACERO esta línea en nuestro país, para que extraer selectivamente los materiales ha desaparecido de nuestras En el caso del acero, específicamente, nuevas generaciones, con preparación requeridos para la producción de preocupaciones, pues los aceros, se tienen dos fuentes de materia adecuada en estos campos, puedan sus recubrimientos lastrabajo pinturas prima para su fabricación: El mineral otros materiales. La minería fue una incorporarse al mercadoy de de AFMque de nanopartículas de oro-paladio en el LNN, micrografías las primeras industrias que los perdurancon enlaselnuevas tiempo hasta queImagen de hierro se extrae de las minas desintetizadas en acuerdo demandas de nanopartículas magnéticas, y resultados de simulaciones y cálculos cuánticos de españoles desarrollaron en México termina la vida útil de los autos, de hierro, el cual se encuentra del aparato productivo. nanopartículas. Taller de microscopía de fuerza atómica en el LNN. equipos y /o aparatos. La ciencia generalmente en su forma más oxidada inmediatamente después de la ficción parte nos presenta ahora materiales (hematita), y mezclado o combinado conquista. Sin embargo, no basta con La mayor de los avances obserextraer los materiales de la tierra, pues que casi se vuelven indestructibles; con otros como fósforo,PROYECTOS vados en estos temas han sido expe- Autónoma de compuestos Nuevo León (LNN-UANL) además, en la mayoría de los casos, ahora ya es razonable pensar en hasta azufre, óxidos de silicio, cal, magnesio rimentales, pero la tendencia que se realiza investigaciones dirigidas al INTERDISCIPLINARIOS tratan los materiales extraídosypor qué nivel de aproximación llegaremos y otros.

La segunda fuente es el reciclo vislumbra considera la interacción estudio teórico y experimental de El se Laboratorio de Nanociencias uno o varios cuenta procesoscon de equipo beneficio, en experimentación las próximas décadas. del mismode acero cuando un producto,Nanotecnología Todos losmateriales, entre y desarrollos tamaño molecular para que la materia prima en cuestión como un automóvil, un aparato materiales se elaboran a partir de teóricos; la evolución de nuestro grupo inclusive, con la finalidad de producir, especializado para producir y caracobtenga la exacta presentación para la doméstico, etcétera, ha terminado materias primas, las cuales se obtienen considera la incursión gradual en los entender y manipular materiales de terizar materiales nanoestructurados, fabricación del material final. su vida útil.

En este caso, al acero de la naturaleza y, en la gran mayoría de novedosos problemas científicos y interés tecnológico, con aplicaciones y colabora a través de proyectos recicladoplazo. se le Las llama “chatarra” y, alinterdisciplinarios con grupos de los casos, ésta noavances nos los impactan proporcionaa mediano tecnológicos, cuyos investigaciones EL PALACIO DE MINERÍA igual que la materia natural, como lo requiere la industria, pues directamente en la sociedad. nacionales y extranjeros. del grupo que trabaja enprima el LNN se investigación La minería y sus procesos de beneficio, se encuentra combinado con otros por lo general los elementos y/orealizan Laboratorio de mediante el uso de técnicas En conjunto con el en el caso del oro y la plata, realizaron elementos y en su estado de equilibrio compuestos se encuentran mezclados El Laboratorio de Nanociencias y experimentales, numéricas, y desarro- Diseño Molecular de la FCFM, se una gran actividadnuméricas de investigación estable. con otros materiales su estado dellosmás Nanotecnología de lay en Universidad realizan simulaciones por teóricos. y desarrollo tecnológico; tan es así, equilibrio más estable.

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Materiales Materiales

Las máquinas que producen los compresión en la superficie y de la superficie del vidrio conductora para en resolver problemas prácticos, artículos de cristalería más económicos tensión el centro del espesor del eléctrica para aplicar calor y mantener tiene como objetivo crear y manipu-la visibilidad. son las prensas directas, en las cuales vidrio. Estos esfuerzos hacen al vidrio estructuras nivelespero atómicos el vidrio se alimenta a una estación máslarresistente a la arotura, no y moleculares.

La nanotecnología de una máquina giratoria. Para recibir pueden ser cortados posteriormente. Si se busca que el vidrio no se ha desarrollado tan rápidamente, una gota de vidrio, para prensar el Hayseprocesos de templado químico, empañe, como es el caso de lentes, que ya se tiene una gran iones cantidadespejos, parabrisas, etcétera, a la vidrio y para sacarlo, la máquina que consiste en intercambiar aplicaciones áreas como hace secuencias de giro-paro. Por este de de sodio del vidrio,enpor iones de lasuperficie se le imparten propiedades ingeniería electrónica de precisión, proceso se pueden fabricar platos, potasio de una sal en solución. Este losanti-empañantes. La tecnología está electrodomésticos, y la biomedicina. vasos, tazas, tarros, etcétera. Hay otras proceso se aplica a vidrios de alto en busca de dar al vidrio mayores funciones, vía recubrimientos y/o máquinas que se llaman de molde valor agregado.

El enorme interés que han provocadotratamientos. empastado, en que se distinguen tres nanoestructuras se debe en gran etapas: en la primera, se produce Laslas piezas, una vez recocidas, se pintan medida a que sus propiedades físicasPor ser la industria del vidrio de mediante prensado una pastilla de o decoran con una pasta cerámica, que pueden ser muy distintas de las vidrio; en la segunda, la pastilla se puede ser de diferentes colores. Laquealto consumo de energía, su futuro presentan computadora que lo permiten predecirpasta sostiene con un aro, que ocasiona se puedemoléculas aplicar porformadas serigrafíaporestá ligado a los mercados de el mismo tipo de elementos.

Así,seunacombustibles, por lo que la actividad las propiedades de las nanoestructuras que el vidrio del centro se cuelgue; en ó calcomanía. Una vez aplicada, Propiedades de a nanoestructuras de las propiedades más interesantes y complementar y validar los resultase orientará reducir los la tercera etapa, un molde con pasta lleva el artículo a una temperatura a la futura monometálicas y en bimetálicas.

En el de las nanopartículas es la absorción dos de los estudios experimentales. los procesos de madera humedecida encierra a la que la pasta cerámica se convierte en consumos de energia se realiza unlas estudio sistemático óptica a longitudes onda muyy LNN a diversificar fuentes de preforma lograda en la etapa anterior, vidrio de color.

Mediante de un proceso y exhaustivo, a través de la síntesis puede segúnenergía.

Laboratorio y seElrealiza el soplode queNanociencias da la forma yde específicas, inmersión enque ácidos, losvariar artículos el tamaño dematearse la nanopartícula.

Nanotecnología de ladelFCFM es unde vidrio final al artículo. Después formado pueden ya sea totalEste de nanopartículas metálicas y y dede su caracterización efecto puede ser explotado paraLasbimetálicas, laboratorio dedicado a la síntesis, regulaciones energía en se cortan excedentes, lo que da lugar o parcialmente, dando una apariencia por diversas técnicas experimentales fabricar sensores ópticos muy precisosedificios caracterización, de materiales y residencias, vigentes en a productos comoy usos pantallas para de esmerilado. y de modelaciónabre numérica, en el rango que va desde el infrarrojopaíses nanoestructurados desarrollados, la puertaque lámparas, vasos, jarras,semiconductores copas, focos permita un análisis correlacional hasta el ultravioleta, y posiblemente y metálicos.

La infraestructura para productos de alto valor agregado, EL VIDRIO Y LA TECNOLOGÍA etcétera. completoal entre rangos aún mayores. Ésta y muchas de este laboratorio se ha formadoAl en controllas de características la energía vidrio plano y automotriz, se orientados que les dan y funcionalidad a las otras recubrimientos propiedades ópticas, químicas prácticamente en su PRODUCTOS totalidad en elaplican en ventanas fachadas. para que el solar CREACIÓN DE NUEVOS nanopartículas, y entre las geometrías, y estructurales, son aprovechadas en transcurso de los últimos dos años, La tecnología de formado de vidrio vidrio mejore alguna funcionalidad. tamaños, composiciones, estructura científicas y técnicas equipo de tecnología puntaPordistintas seguirá siendo el competiejemplo,ramas para que no permita la El plástico ha con desarrollado soluciones depara cristalográfica, y condiciones que contemplan sus aplicaciones que contribuye a que el Estado dor natural del vidrio: botellas de la fabricación de fibra de vidrio, entrada de luz, se hace reflectivo. y termodinámicas en que de Nuevolentes, León pantallas entre deplanas, lleno al en biocerámicas, optoelectrónica,PETfísicas con multicapas en el mercado de las cinescopios, nanopartículas fueron sintetizadas. almacenamiento gaseoso, reactores desarrollo de investigación científica etcétera. Una vez formados los Si se trata de evitar la formación de envases y polímeros de ingeniería en de de catálisis, y membranas en nanotecnología de primera hielo en baterías climas fríos, se hace el mercado vidrio plano. artículos de vidrio, todos debenlínea. ser capas Nanoimanes. En el Laboratorio de filtradoras. recocidos; es decir, los esfuerzos no Nanociencias y Nanotecnología de la Las técnicas experimentales balanceados originados en el proceso de Universidad Autónoma de Nuevo León, INVESTIGACIONES DEL LNN caracterización avanzan de manera de formado deben eliminarse. De lo una de las líneas de investigación que Síntesis de nanopartículas con tamaños gradual, y los mayores logros que se contrario, una fractura espontánea comienzan a cultivarse relacionadas bien definidos con dispersión mínima. han observado en los últimos años puede ocurrir durante su uso. el estudio de materiales han venido de las novedosas técnicas Para sintetizar nanopartículas con con Es ingeniero químico por la ESIQIE del IPN, con Maestría en Ingeniería Cerámica de la FCQ / UANL; Maestría nanométricos, aprovechando estas características, es necesario experimentales de fabricación.

El plan en Ciencias de Administración de Tecnología del Instituto Tecnológico de Massachussets. Tiene 20 años de la El recocido consiste en asegurarse experiencia deresponsable los miembros de conocerenytecnología dominar parámetros experiencia delos vidrio, y actualmente que es tecnólogo nivel maestro, del área denuestro IyD de trabajo del grupo de investigadores que el vidrio esté a una temperatura de Formulación y Fundición de Vidrio, en la Dirección dededicada Tecnología Central de síntesis Vitro. grupo, está a la controlan la forma y la estructura a nivel del LNN-UANL ha sido elaborado uniforme durante un breve tiempo (de nanoscópico. En el LNN se pretende química de nanoimanes en soluciones en mente son estassuficientes) tendencias. unoteniendo a cinco segundos supersaturadas, y contribuir a establecer los parámetros homogéneas ligeramente arriba de una temperatura al estudio fundamental de sus que permitan controlar tanto la forma ESTUDIO DE LAS NANOCIENCIAS que se llama de recocido, en la cual como la estructura de nanopartículas propiedades magnéticas, morfológicas NANOTECNOLOGÍA los Y esfuerzos presentes se desvanecen Es ingeniero mecánico industrial por el Tecnológico Regional de Celaya; tiene Maestría en Ingeniería Térmica metálicas y bimetálicas, que puedan y estructurales. En esta dirección, EL LNN-UANL por el ITESM. Realizó estudios de Doctorado en Ingeniería de Materiales, en FIME / UANL. Tiene 25 años de casiENinstantáneamente.

Después, se se pretende usarse catalizadores eficientes, La nanociencia es el área de la ciencia experiencia en como tecnología de materiales, y actualmente es tecnólogo nivel maestro,realizar responsableestudios del área de I ymás enfrían las piezas de manera de no D de Otros Procesos Vidrioaplicados en la Direccióncon de Tecnología Central de Vitro. el fin tecnológico y como dispositvos magnéticos con que se ocupa del estudio de los generar esfuerzos nuevamente. materiales a escalas de longitud que aplicaciones a corto y mediano plazo de aprovechar las propiedades de van, aproximadamente, desde uno en distintas áreas, y comprender de los nanoimanes en el área de la Algunos artículos de geometrías manera profunda los mecanismos de biomedicina. Antes de considerar a cien nanómetros.

Las sencillas son templados, comoentidades es el estabilización de la estructura, así usos específicos de nanopartículas materiales que estudian esta área caso de platos, tazas, vasos, vidrio como sus propiedades termodinámicas magnéticas, es necesario considerar son las nanoestructuras, que, como plano, vidrio automotriz. Para esto, los José María Fernández Navarro, El vidrio, 2ª edición, Madrid, 1991. que y las desviaciones y energéticas.

Esto involucra el uso lo indica su nombre, son estructuras Arun K. Varshneya, Fundamentals of Inorganic Glasses.

New el Yorktamaño College of Ceramics, artículos se llevan a una temperatura lo en el promedio de tamaño son de diversas técnicas experimentales Alfred University, NY, 1994. atómicas o moleculares cuyos tamaños más alta posible, sin que se deformen E.B. Shand, Glass Engineering Handbook, 2a y ed. de McGraw-Hill Book Co. extremadamente críticos para las de síntesis y caracterización, son de orden nanométrico, y muestran por su propio peso o el manejo. A H.G. Pfaender, Schott Guide to Glass, 2a ed. Chapman & Hall. propiedades de las nanopartículas y técnicas numéricas de modelamiento importantes propiedades físicas, ópP.J. Doyle, Glass-Making Today, Porcullis Press Rehill. continuación, se enfrían bruscamente, sus posibles aplicaciones. Por ello es y simulación. y eléctricas.

La esfuerzos nanotecnología, conticas lo que se generan de esencial obtener partículas altamente que es la aplicación de la nanociencia

Roberto M. Cabrera Llanos

Alfredo Martínez Soto

Referencias

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Sistema Nacional de Investigadores, Nivel III jrloredom@yahoo.com

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Materiales Materiales

Maestro en Ciencias Jorge Loredo

Vidrio:

l vidrio es un producto que se ha utilizado por más de cinco mil años. No hace mucho, su uso era considerado solamente para propósitos estructurales o decorativos; pero desde hace algunas décadas, este rol pasivo ha cambiado drásticamente a uno mucho más activo. Hoy en día, el desarrollo de nuevos usos para este material histórico ha dado un crecimiento a grandes actividades científicas con y tecnológicas. homogéneas formas y tamaños estudio de sistemas monometálicos y

un material histórico con nuevos usos revolucionarios

aleaciones metálicas. En particular, se controlables.

Materiales y aplicaciones se hanrealiza un estudio de las propiedades ido desarrollando, por medio medio del de unde actividad química de cúmulos de Cúmulos pequeños. Por diseño preciso o accidental, en áreasplata y oro. uso de distintos algoritmos eficientes ligadas al mismo vidrio, en campos de dinámica molecular para varios científicamente relacionados, e in-Aplicaciones biológicas. El LNN trabaja ensambles estadísticos, y de la impleclusive de en cálculos áreas sincuánticos relación usanaparenteen colaboración con colegas de la mentación Como resultado, el vidrio do alguna. la exitosa técnica de Teoría de Facultad de Ciencias Biológicas de la se ha convertido en un elemento Funcional de la Densidad (DFT) con dis- UANL, y del Departamento de Ingenieclave en ladeevolución de tanto muchasría Química de la Universidad de tintos modelos funcionales, tecnologías. investigación paranuevas sistemas periódicosLa como siste- Texas en Austin, en la continuación el desarrollo han cambiado masymoleculares, se realizan estudios lade estudios que han demostrado composición y la producción de las propiedades estructurales, deel gran potencial bactericida y este ymaterial tradicional, y ahora esantiviral de las partículas de plata ópticas fisicoquímicas de sistemas manipular susnúmero características de posible estructuras de un re- y de otras nanoestructuras, como paradeproducir que satisfaga ducido átomos, vidrio con énfasis en el los nanoalambres. Este estudio está requerimientos muy específicos.

SÍNTESIS DE NUEVAS FÓRMULAS Los avances en técnicas para la preparación y síntesis, como los procedimientos químicos conocidos como Sol-gel, o físicos, como fusión presurizada o al vacío, o el superenfriado, han facilitado la síntesis de nuevas fórmulas que no se habían hecho anteriormente en vidrio.

Estas nuevas técnicas han permitido que una vieja teoría se vuelva realidad: casi cualquier sustancia puede convertirse en vidrio.

La gran variedad de diferentes composiciones y técnicas que se han desarrollado recientemente han dado como resultado nuevos vidrios con una extensa gama de aplicaciones.

Las propiedades ópticas, químicas, eléctricas, magnéticas, térmicas, mecánicas y biológicas de estos nuevos vidrios pueden ahora ser manipuladas, y pueden obtenerse valores correspondientes fuera de esa gama posible del vidrio tradicional o

Estructuras de oro con distintas geometrías. particularmente concentrado en el uso de nanoestructuras metálicas y de aleaciones de éstas, pues existen razones para creer que la reactividad inherente de estos materiales produce este efecto bactericida y antiviral. Uno de los primeros resultados de estos mismos estudios es que la efectividad como bactericida de estos materiales depende fuertemente del tamaño de las partículas y de las desviaciones alrededor del tamaño promedio, así como de la composición (en caso de aleaciones); además, los parámetros óptimos para lograr una máxima efectividad son diferentes para los distintos organismos que se desean atacar. Todo esto hace necesario contar con medios efectivos, flexibles y confiables para la síntesis de nanoestructuras.

INFRAESTRUCTURA DEL LNN •Sistema NanoGen500: Con este sistema se desarrollan partículas metálicas y semiconductoras con dimensiones de unos cuantos nanómetros y muy pequeña disper-

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Materiales Materiales sión en el tamaño. Las partículas sintetizadas con este sistema serán estudiadas tanto en sus propiedades bactericidas y antivirales así como en su potencial aplicación en celdas de combustible y catalizadores.

• Sistema de erosión iónica: Con el equipo se desarrollarán nuevos materiales en forma de capas delgadas de unas cuántas filas atómicas de grosor.

Simulación por dinámica molecular de un fullereno de carbón.

• Microscopio electrónico de Transmisión TEm/STEM Jeol200 CX: equipado con técnicas de análisis: EDX, EELS, Retrodispersados, y Holders: single Sir Flinders Petrie. Las primeras PROPIEDADES DEL EBIC VIDRIO tilt holder, double tilt holder, tilt-rotation Como material, el vidrio ofrece una manufacturas de objetos datan del holder, Cold Holder,mayor Heater Holder, EBIC año 2500 a. C., en Siria, en la región resistencia teórica a la del Holder. acero; es decir, de 14 GPa. Sin embargo, del Eufrates, donde se desarrolló

Gracias a los vertiginosos avances en las técnicas computacionales para el costosos recipientes de vidrio hacia cálculo de propiedades, simulación, el Mediterráneo occidental y oriente y visualización sistemas moleculares, llegando hasta ladeIndia.

En el siglo II esta área ha venido incrementando a. C., se inventa en Sidón la caña para su importancia el vidrio. en medicina, industria, las aplicaciones actuales, tales como una artesanía avanzada en diversos soplar desarrollo tecnológico, y ciencia básica.

• Microscopio electrónico de barrido Jeol los envases y el vidrio de ventanas, objetos. La fabricación de vidrio hueco la infraestructura del LDM es 5300 de bajo vacío, equipado con EDX. fue una verdadera presentan solamente el 0.5 por inicia hacia el año 1500 a. C., en Egipto EstaContécnica posible realizar la construcción losmociento de su resistencia teórica, y las durante el reinado de Tutmés III, innovación revolucionaria en de delos y predicción de propiedades • Detector de cátodo-luminiscencia fibras ópticas, hasta un 5 por ciento. donde formaban objetos mediante el métodos de formado, que se mantienen de estructuras cristalinas no cristalinas; modo imagen y espectroscopía nuestros días para layelaboración Sin enembargo, propiedades como(dela proceso de núcleo de arena, imitando hasta primeros principios manufactura el propia). botellas. por El uso de la caña trajo lapor transparencia, brillo y su resistencia las vasijas de arcilla elaboradas en de cálculos pseudopotenciales de ondas planas; al intemperismo y rayado lo hacen ser ese tiempo. Durante ese tiempo se mejora de la calidad del vidrio, debido optimización de estructuras a través • Microscopio Electrónico Auger de desarrolló también el distintas prensado en al requerimiento de temperaturas más un material único.

Estructuras de oro con de mecánica molecular, usando Barrido Phi 595, equipado con un cañón caliente, geometrías. heredado de la artesanía altas para soplar, y se desarrollaron algoritmos genéticos; Argón para análisis en profundidad. hornos que los de lossimulaciones egipcios.

La de primera forma natural conocida cerámica, así como el arte del tallado mejores atomísticas con modelos de potencianivel atómico y molecular, a través del vidrio desde la prehistoria fue en vidrio con fines decorativos, tales En Siria, hacia el siglo I, se empiezan les mecánico-clásicos en planos distintos de técnicas simulaciones • Microscopio de Fuerza en Atómica y Efecto como los primeros vidrios el vidriodede mosaico oy cálculo “mil a hacer la obsidiana, localizada las zonas ensambles estadísticos; cálculo numérico basados en principios Túnel Veeco CP con modos de contacto y volcánicas, la cual se presentaba flores”. El vidrio egipcio se exportó a para ventanas a partir de una corona de propiedades y simulación de procesos físicos.

LDM trabaja en estrecha no contacto. iniciando una producción a comoElSiria y Palestina, y hacia el extendida, como una roca compacta, en bloques países por técnicas de Teoría de Funcional colaboración con el Laboratorio de redondeados, translúcidos y de color mediterráneo, a Grecia, Creta y Chipre, mayor escala.

Nanociencias y Nanotecnología.

El de la Densidad; simulaciones de Uv-Visible Beckman reduciendo la producción en Egipto. gris• Espectrofotómetro oscuro. Con ésta se fabricaron sistemas mesoscópicos, propósito del LDM es contribuir, Du640 190-1100 nm.

Durante la Edad Media, elconsiderando ambiente diferentes utensilios domésticos, fluctuaciones hidrodinámicas, a través sus investigaciones yreceloso y de misterio rodeadosimulade TÉCNICA DELde SOPLADO hachas y puntas de lanza. ciones de desarrolló coexistenciala de fases por actividades, en laa.conexión entrelalosalquimistas, LABORATORIO DE DISEÑO industria Hacia el año 500 C., florece medio de del Venecia. algoritmo Durante de Monteese Carlo enfoques teóricos y El experimentales MOLECULAR vidriera fenicia. importante vidriera El vidriado más antiguo procede de artesanía en el ensamble de Gibas; ajuste para el estudio de estructura y El Laboratorio de Diseño Molecular Egipto, hacia el año 12,000 a. C., y desarrollo comercial de los puertos tiempo, las fórmulas y secretos de de potenciales; propiedades de la sistemas de escalas es un laboratorio el estudiofenicios se simulación transmitíandededifracción unas favoreció exportación de fabricación fue(LDM) descubierto por el para arqueólogo de rayos X y de electrones; simulación de propiedades físicas de sistemas a anoscópicas y microscópicas.

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generaciones a otras, y constituían una herencia confidencial y valiosa.

Durante el siglo XIII, la industria vidriera de Venecia llegó a ser la más importante, y los maestros vidrieros fueron objeto de privilegios y títulos de nobleza. Otro caso notable es el de los vidrieros germanos, quienes, refugiados en los bosques, mantuvieron su aislamiento y desarrollaron un estilo propio.

En los siglos XVII y XVIII se afianza la industria mundial del vidrio. Uno de los factores fue la divulgación del conocimiento, principalmente de los venecianos, a través de los primeros tratados. En 1612, aparece la obra Arte Vitraria, del florentino Antonio Neri, la cual fue traducida a varios idiomas y producida en 21 ediciones.

Dicha obra, además del conocimiento, establece un criterio sistemático y los fundamentos de la tecnología.

Orbitales electrónicos de fullereno de carbón, calculados por métodos cuánticos.

En 1609, se establece la primera fábrica de vidrio en América, en el de Virginia, Estados Unidos. de estado microscopía electrónica de transEn 1611, en Inglaterra, se empieza misión; simulación de procesos de a utilizar gran del escala el carbón adsorción porenmedio algoritmo combustible para la de como Monte principal Carlo en el ensamble Gran fabricación de vidrio, lo que permitió Canónico; estimación de propiedades temperaturas elevadas. de alcanzar polímeros, usandomás métodos

la industria de su época, etcétera, son el resultado de toda una•2 revolucionó estaciones de trabajo de procesador que consiste en un tanque de estaño historia de acontecimientos entreIntely Pentium D930 Dual Core, 3GHz, 2Gb fundido. Sobre el estaño se alimenta arte y ciencia, que han dado vida a lade RAM. una capa de vidrio fundido, que se industria del vidrio actual.

•2 estaciones de trabajo Silicon Graphics desparrama mientras se enfría hasta Octane/Indigo 2 la temperatura de salida, que es de El proceso de formado de artículos•Varias computadoras personales Pentium o de 600 de vidrio es como sigue: una vez4 y alrededor C.Windows TambiénOS. se forma AMD Athlon, Linux Y fundido el vidrio, se acondiciona; vidrio plano mediante el proceso empíricos y semiempíricos; indexa•Equipo de escaneo, impresión, y de es decir, se asegura que llegue a laconectividad. rolado, que consiste en pasar el vidrio ciónDESARROLLO de resultados experimentales de etapa de formado con una viscosidad, DE INSTRUMENTOS ÓPTICOS fundidoEspecializada. entre dos rodillos, que pueden patrones de difracción; predicción de •Literatura composición, temperatura y en A mediados del siglo XIX se desarrollan tener un grabado superficial, que se estructuras cristalográficas estables Software Especializado.

El LDM general, propiedades uniformes. instrumentos ópticos que requerían transfiere al vidrio, para producir y metaestables de compuestos, y cuenta con el siguiente software para de vidrio de tales de como vidrios translúcidos. visualización dealta altacalidad, resolución simulaciones clásicas, cuánticas, y Celda convencional de Schuarzita G6BAL El rango de viscosidad que debe tener refractómetros, polariscopios, interestructuras moleculares estáticas y visualización: el proyecciones. vidrio para formarse es η; 103 < η>Accelrys ferómetros, etcétera. La contribucióny sus Un proceso más es el estirado vertical, animadas.

MS Modeling más valiosa fue la del científico Otto 106 dPa-s. Lo que implica alimentarDL_POLY que consiste en un tanque de vidrio ,ESP,SimulaTEM ,VMD Schott y Actualmente del físico Ernst Abbe, en el vidrio a la estación de formado a,XMD,OOPSE fundido, del que mediante un rodillo Hardware. se cuenta ,GULP,RASTOP,POVRAY de nuevosdel vidrios y sistemas 1000ºC aproximadamente y enfriarloMacHREM se estira el vidrio y simultáneamente en estudios las instalaciones Laboratorio hasta alrededor de 600ºC. ópticos.

Un factor adicional importante se enfría. de Diseño Molecular con equipo para el desarrollo de la industria del que puede utilizarse para preparar, INVESTIGADORES Y ESTUDIANTES vidrio en el siglo los XIX programas e inicios del PRODUCCIÓN MASIVA IS de 8 se secciones triple compilar y utilizar LasMáquina investigaciones realizarán El formado puede hacerse manualXX fue la Revolución Industrial, que cavidad.

Cortesía Vitro Global Design y algoritmos especializados de primordialmente en las instalaciones exigía layproducción a gran escala para mente, como ocurre con piezas dedelLaLaboratorio producción de en envases de vidrio simulación cálculos cuánticos, y para Nanociencias y se arte o cuando se trata de procesos aplicaciones cada vez más numerosas realiza principalmente con la máquina propósitos de visualización y análisis Nanotecnología (LNN), a cargo del y de mayor calidad, lo que impulsó, artesanales; sin embargo, el impactodoctor IS, que está compuesta por secciones de resultados.

Eduardo Pérez Tijerina, y entre otras, la producción de este económico del vidrio se da mediantedelque operan independientemente.

Laboratorio de Diseño Molecular El la producción masiva, para la cual se(LDM), material. formado de envases se realiza en dos a cargo del doctor Sergio •Cluster Beowulf Linux de 9 nodos, 17 mencionan a continuación los más etapas.

Mejía Rosales, ambos parte de la procesadores AMD Opteron 248, 2 Gb de Hacia nuestros días, la gran cantidad importantes. planta de profesores-investigadores RAM por nodo. de vidrios, tales como de ventana, primera de se produce preforde En la laFacultad Cienciasuna Físico•1 Estación de trabajo de 2 procesadores La producción de vidrio plano se lentes ópticos, recipientes resistentes ma o forma intermedia (puede Matemáticas, Universidad Autónoma ser AMD Opteron 248, 2 Gb de RAM. hace principalmente mediante el a diversos químicos, vidrios prensada) y en la segunda, de soplada Nuevo o León (FCFM-UANL).

El •2 estaciones de trabajo de procesador Estructura de Au13, optimizada por proceso de flotado, desarrollado porgrupo fotocrómicos, fotocatalíticos, fibrascálculos la preforma se lleva a laasociados forma final cuánticos. de investigadores AMD Athlon64 3200+, 1Gb de RAM. ópticas para telecomunicaciones, Sir Alastair Pilkington en 1959, que mediante un proceso de soplado.

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Materiales Materiales

vez ninguno ellos se podía alTalLaboratorio estáde conformado por siquiera imaginar loque quecultivan el nuevoáreas siglo cinco investigadores significaría para el progreso de nuestra tanto teóricas como experimentales.

El civilización gracias a los materiales. grupo de trabajo actualmente cuenta Incluso el acero, inventado varios con ocho estudiantes del posgrado en miles de Física años atrás, sería(programa capaz de Ingeniería Industrial adaptarse a losdel tiempos modernos que forma parte Padrón Nacional dey encontrar nuevos usos y aplicaciones.

Posgrados) que desarrollan sus temas de tesis, y con tres estudiantes de Por ejemplo, apenasCada recientemente licenciatura en física. estudiante se ha que reportado producción graduado realiza sulatesis en la parlas primeras tedeexperimental es el aleaciones responsable nanode la estructuradas de hierro tanto con síntesis de las nanoestructuras, resistencias comparables las de por métodos químicos comoa físicos, los nanotuboscon deloscarbono [3]. Es en coordinación investigadores claro el siglo por XX las se del LNN,que y de durante la caracterización aceleró significativamente el ritmo del diversas técnicas antes descritas. desarrollo tecnológico en todos los campos del conocimiento.

En lo que Adicionalmente, los estudiantes a los materiales se refiere, poco de pregrado asociados al sería proyecto práctico enumerar todos los eventos que auxilian específicamente en la parte contribuyeron de manera importante de síntesis o simulación, dependiendo para lograr eldenivel de desarrollo de la vertiente sus tesis.

La parte actual; sin embargo, destacar de simulación y cálculoscabe por DFT está los siguientes: el descubrimiento de a cargo principalmente del titular del la difracción de los cristales de rayos LDM, y de los estudiantes de posgrado X; el descubrimiento de las cadenas con experiencia en cálculos teóricos. poliméricas; la invención del PVC; la invención de las del superaleaciones; el Los investigadores grupo son: desarrollo de las cintas magnéticas; la creación del microscopio electrónico; Parte experimental: desarrollo delPérez: nylon; el desarrollo •el Doctor . Eduardo Síntesis por de los superconductores, el métodos físicos, caracterización. losGarcía: MEMS, las aleaciones •transistor, Doctor Manuel Síntesis por bio-compatibles, las aleaciones con métodos físicos, caracterización. de forma, la fibrapor óptica, los •memoria Doctor Carlos Luna: Síntesis nanomateriales, etcétera.

En resumen, métodos químicos, caracterización. hombre delMendoza: siglo XXSíntesis fue capaz •el Doctor Raquel por no sólo dequímicos, “encontrar usos para cada métodos caracterización. material, sino de diseñar y sintetizar los materiales más adecuados para Parte teórica: nuevos •los Doctor Sergio requerimientos.

Mejía: Cálculos porHoy se especifican las ycaracterísticas del Dinámica Molecular DFT. material necesario para una aplicación dada y después se fabrica” [4]. Esto es precisamente IMPORTANCIA DElaLAIngeniería de los Materiales.

COLABORACIÓN INTERNACIONAL La cooperación internacional es por En añosnecesaria recientes,y secomplementaria, han presentado demás nuevos científicos ante los ya que seretos requiere la contribución ojos de lalashumanidad.

El deseo de de todas partes: ningún grupo conquistar sigue vigente posee todas ellasespacio herramientas y las en el hombre moderno.

Hoy, A más que habilidades por sí mismo. nivel nunca, se explora la posibilidadcon de internacional está involucrado híbridas como elconstruir LNN el estructuras grupo del doctor Miguel los bio-sensores, para beneficio del del José Yacamán, investigador cuerpo humano.

La famosa imagen International Center for Advanced de la IBMThe formada con ofátomos de Materials, University Texas at Xenón El nosgrupo plantea bases para la Austin. del las doctor Yacamán creación de estructuras más complejas está conformado por siete estudiantes

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grado de sofisticación que ha alcanzado cada pueblo. El alquimista contemporáneo ya no está solamente experimentando en el laboratorio; ahora, los materiales son “diseñados” y preconcebidos utilizando simulaciones por computadora y aplicando teorías de las ciencias básicas. El alquimista de nuestros tiempos se dedica a unir la física y la química COMENTARIOS FINALES En este breve repaso de la historia para engendrar la teoría de los de los materiales, hemos seguido materiales. Nos encontramos ante la evolución de diversas sociedades el inicio de una nueva era de la humanas. La historia muestra cómo humanidad; los nuevos materiales los pueblos que no invirtieron en y las tecnologías para obtenerlos el desarrollo de nuevos productos nos obligan a pensar en el futuro de fueron dominados y subyugados por nuestra sociedad. ¿Queremos ser una aquéllos que sí lo hicieron. De manera sociedad que genere conocimiento similar, los pueblos que invirtieron y tecnología, o queremos ser una en investigación y desarrollo no sólo sociedad que la consuma? ¿Queremos dominaron a los demás, sino que ser una sociedad con un destino también lograron su propio desarrollo autosuficiente o queremos ser una sociedaden subordinada a las económico y enriquecimiento cultural.

Estudiantes presentando resultados congreso, ennaciones La majestuosidad de sus monumentos generadoras de conocimiento? ¿DomiPuebla. históricos son una medida del naremos o seremos dominados? de tamaño diminuto. Motores y mecanismos nanométricos son los primeros ejemplos del potencial uso de esta nueva tecnología.

Las siguientes generaciones de procesadores de información se verán beneficiadas por la aplicación de la nanotecnología.

de pregrado (nivel licenciatura), diez nivel mundialmente en el área de estudiantes de posgrado y un número nanotecnología. variable de estudiantes y profesores visitantes. El grupo del doctor Yacamán También colabora con el LNN el grupo del doctor Fuentes del está principalmente involucrado eneslaingeniero Originario de Monterrey, Nuevo León, mecánico Sergio electricista, graduadoMoyado, de la Universidad Autónoma Nuevo León en 1998, y doctor en Ingeniería Mecánica por que la Universidad de Sheffield, CCMC-UNAM, contribuye con Reino su síntesis de de nanopartículas por métoUnido, en 2002. De 2002 a 2003, realizó trabajos de investigación posdoctoral en el Departamento de experiencia la caracterización de dos químicos, y en de la lacaracterización Ingeniería de Materiales Universidad de Sheffield.

Actualmente es en profesor-investigador en el Programa propiedades catalíticas. por microscopía electrónica, en ladeque Doctoral en Ingeniería de Materiales la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Es miembro del Sistema Nacional de Investigadores. el grupo es considerado de primer

Rafael David Mercado Solís

David AlMiejandro DíazYacamán Romero guel José

Nació en la Ciudad de México, y cursó sus estudios de licenciatura en la UANL, graduándose de la carrera Doctorado en Ciencias porylaComputación UNAM en 1973.

Investigador Institutoen deCiencias Física de de 1969 a 1979; de Ingeniero en Control en 1996.

Cursó ladel Maestría delalaUNAM Ingeniería Eléctrica con ha ocupado en otros importantes cargos lo largo deSostuvo su vida profesional, como director adjunto del CONACYT especialidad Control, y se tituló en ela año 2000. recientemente su examen de doctorado por lo que (1991-1995) y director del Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares.

Es también miembro del Sistema en diciembre de este año se le conferirá el grado de Doctor en Ciencias del Control Automático y Sistemas por Nacional dede Investigadores, Nivel III. la Universidad Sheffield, Reino Unido.

Eduardo Pérez Tijerina Es físico por la Universidad de Baja California (UABC). Tiene una Maestría y un Doctorado en Física de Materiales, ambos grados académicos de un programa conjunto de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) y el Centro de Investigación Científica y Educación Superior de Ensenada (CICESE).

Referencias

Sergio Mejía Rosales

[1] J.J. Robinson, You Voted, We Counted: The 50 Greatest Moments in Materials, Part I: Nos. 5011, JOM, Vol. 59, No. 2, February 2007, pp. 14-15 [2] el J.J. We Counted: The Greatest Moments in Materials, Part II: Nos. de Nació 22Robinson, de junio deYou 1970Voted, en Torreón, Coahuila.

Es50 ingeniero físico industrial, egresado del Tecnológico 1-10, JOM, Vol.Maestría 59, No. y3,Doctorado March 2007, pp. 14-19 Monterrey.

Tiene en Ciencias (física) ambos por la Universidad Autónoma de San Luis [3] yhttp://www.msm.cam.ac.uk/phase-trans/2005/bulk.html Potosí realizó una estancia post doctoral en la Universidad de Houston, Estados Unidos. Durante su carrera [4] Antonio Alonso C, prólogo en: G. Aguilar Sahagún, hombreclases y los materiales, de haElimpartido en diferentesFondo instituciones.

Cultura Económica, 1995, p. 9.

como material Ingeniero Roberto Cabrera Llanos

Tecnólogo nivel maestro, responsable del área de I y D de Formulación y Fundición de Vidrio Dirección de Tecnología Central de VITRO

Pieza de vidrio de fabricación manual.

Cortesía Vitro Global Design

Ingeniero Alfredo Martínez Soto Tecnólogo nivel maestro, responsable del área de I y D de Otros Procesos Vidrio Dirección de Tecnología Central de

VITRO molin@vitro.com

E

l vidrio se forma principalmente de cuatro tipos de componentes: los óxidos formadores de vidrio, óxidos fundentes, óxidos modificadores y óxidos estabilizantes.

El óxido de silicio es el componente formador de vidrio de mayor uso industrial, por su abundancia en la naturaleza, bajo costo y facilidad de formar una red vítrea después de su fusión y enfriamiento.

Sin embargo, existen otros óxidos formadores, tales como el de boro, fósforo, arsénico y antimonio. Adicionalmente, los vidrios especiales utilizan como formadores óxidos de germanio y vanadio, utilizados en aplicaciones tales como lentes ópticos para radiación láser.

Profesor Ismael Vidales Delgado Director Académico del CECyTENL

El vidrio se forma en el proceso de ividales@att.net.mx fusión, y las principales materias a enseñanza o informal se primas empleadasformal del vidrio sódicosustenta en lasílica, relación cálcico son arena calde y empasoda, tía creada el que las cuales se entre funden en enseña hornosy el a que aprende. Esta relaciónyrequiere de temperaturas de 1500°C, mediante un contenido; es decir, el qué enseñar, un enfriamiento controlado, se y cada un enseñador las ingenia para forma líquidosesub-enfriado de crearalta o utilizar un método, junto con una viscosidad, que ysemeja el él, el material didáctico. comportamiento de un sólido.

L

La experiencia más simple de enseñanza-aprendizaje cuenta solamente con: el que enseña, el que aprende, el objeto que se ha de enseñar, una metodología y el recurso expositivo, que, ejercido con maestría, tiene posibilidades extraordinarias. Caben aquí, como ejemplos, los grandes predicadores, los conferenciantes magistrales, los maestros apasionados con su

tema. Sin embargo, al generalizarse la pura exposición como recurso didáctico, y careciendo de habilidades y conocimientos los enseñadores, dieron al traste con este recurso, e instauraron en las aulas una etapa de exposición aburrida y dogmática.

LUCES Y SOMBRAS A la etapa expositiva siguió la del pizarrón y el libro de texto como

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Materiales Materiales

El vidrio DIDÁCTICO EL MATERIAL

Materiales Materiales

Turquía.

Los hititasdidácticos, mantuvieron por únicos materiales etapa unos 200 años el secreto “hierro que también tiene luces y del sombras. bueno”, cual consistía en calentar Las luces elprovienen de docentes queel hierro dentro“daban de un horno carbón, prácticamente vida y de magia” al martillary la para pizarrón, de pieza autores quecompactarla redactaron y remover óxido edificantes, producido, verdaderas joyaselliterarias repitiendo el procedimiento varias alegres, divertidas; digamos Corazón, veces. de Durante el calentamiento en Diario un Niño, de Edmundo el horno, los átomos de carbono se D´Amicis. Las sombras provienen difundían haciaseelhizo interior hierro, del abuso que del del pizarrón, ¡produciendo acero de bajo carbono! sometiéndolo a una monotonía Nunca se ydescubrió que el aberrante, a la entrada de carbono libros eratoda el responsable del “hierro bueno”, de broza y laya, escritos por sino hasta 1774 (¡casi 3 mil años aficionados, sin d.C. aportaciones de después!). ninguna especie para la enseñanza y la formación de los estudiantes.

Pero ¿por qué cambiar el bronce por el hierro? primer La escuela activa En sacó a los lugar, niños ael hierro esla más abundante sobrelasla observar naturaleza, a regar superficie admirar terrestrelas (~5 por ciento) en hortalizas, flores, mojarse comparación con el cobre (~50 ppm) con la lluvia, acariciar los cachorros, y el estaño (~3 ppm). admirar las aves y ver parir En a lassegundo vacas. lugar, el Medio Oriente Europa del Los niños sacudieron susy músculos; fueronestaba invadidas por “la gente laEste sonrisa permanente en del mar” en 1200 a.

C., provocando sus rostros; el asombro no cabía en queojos, los hititas sus y más se de diseminaran uno padeció por la toda Europa.

Así, y el hormigas, conocimiento picadura de abejas la tecnológico para producir “hierro irritación de la ortiguilla y elelgusano bueno” se difundió rápidamente quemador, o las rasgaduras en su en una época en la que el comercio pantalón.

Sin duda, una etapa gloriosa della estaño se había interrumpido, de educación naturalista, activa, dificultando así la producción de más alegre. bronce y facilitando la transición hacia la POSITIVISMO era del hierro. DE COMTE EL Augusto Comte metió el positivismo PRODUCCIÓN DE HIERRO en las aulas; todo lo sometió a la EN EL LEJANO comprobación y ORIENTE a la experimentación; Los que avances más este importantes en nada no tuviera rigor podía cuanto a la del hierro y el enseñarse entecnología las escuelas.

También aceroetapa en esta época se verificaronLa en esta tiene claro-oscuros. el Lejano Oriente, especialmente en claridad la daba el método científico China ydejaba la India.

Los chinos imitaron exacto; atrás el dogma de fe yla de los hititas, hasta llegar a eltecnología discurso inspirado en la divinidad. desarrollar propios métodos, entre La oscuridadsus se producía al dejar fuera los cuales destaca la invención del del currículo las ciencias no exactas, alto horno.

El hierro líquido extraído como la historia, la propia pedagogía, mineral eraentre vaciado en moldes, ladelpsicología, otras.

Servía con lo cual nace el hierro fundido. enormemente a ciertos regímenes Esta aleación, consustentados mayor contenido de gubernamentales en el carbono el acero,pero se funde a una orden y elque progreso, dejaba de temperatura y creatividad, puede llegarela lado el espíritu,menor la fe, la poseer una mayor dureza. arte, el heroísmo. embargo, debido a naturaleza su relativa ElSin material didáctico de la fragilidad, los por chinos que fue sustituido los tuvieron laboratorios idear técnicas para brindarle ductilide física, química y biología; se dad al hierrograndes fundido.avances Esto lo lograban produjeron en la sometiendo hierro a un proceso de medicina, laselmatemáticas, la física, calentamiento por debajo de su y punto química y biología… los poetas los de fusión por un determinado tiempo. artistas fueron relegados.

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Puente de hierro.

El material didáctico debe ser diseñado para los alumnos, para que lo disfruten, lo acaricien, lo transformen.

Llegó una etapa de síntesis, una etapa que no se ha ido, una etapa que recoge lo mejor de toda la historia de los materiales didácticos; pero agrega ingredientes muy importantes, como la producción de autoría infantil, el trabajo colaborativo, Máquina de de vapor de Watt. laProducción investigación estudiantil, el advenimiento los servomecanismos, la de acero en la EdadyMedia. robótica, las TICs, la realidad virtual, la cuarta dimensión, y sabrá Dios cuánto más esté por venir. ser publicado y divulgado por toda Es decir, los chinos dePARA aquellos MATERIAL DISEÑADO LOS días ALUMNOS Europa en de ese manera masiva.

Georgius no sólo inventaron el alto horno, Aquí, lo importante es que el material didáctico, enorme y maravilloso Agricola, metalurgista extractivo el hierro fundido y discurso la tecnología rango que va desde el sustancioso y artístico, hasta la robótica y sintetizó toda la El información para producirlo, que Enciclomedia, no sesino quede en también las manos alemán, exclusivas del maestro. material disponiblepara en cuanto las prácticas inventaron los tratamientos didáctico debe ser diseñadotérmicos para los alumnos, que lo adisfruten, lo mineras y metalúrgicas del siglo de los metales. acaricien, lo transformen y hasta lo hagan pedazos si esto fuese necesario, XVItrabajo en su libro De re metallica, en aras de un aprendizaje significativo y un en equipo, orientado hacia publicado 1532. Poco después, Por otra parte, la extracción hierro de proyectos sociales, con visión de incluyente, respeto aen la diversidad y lejano de reporta en el libro más antiguo de en 1540, el metalurgista italiano lasediscriminación.

Biringuccio escribió la religión hinduista, el Rig Veda (1200 Vannoccio libro titulado De la bajo pirotecnia, a. C.).qué Lossirvió pobladores de la India eran un Espasa-Calpe, ¿Para la monumental enciclopedia guardada llave enqué el sirve cualla visita presentaba y discutía especialistas enla la producción del¿Para en una vitrina de Dirección escolar? a un invernadero relacionados con acero como Wootz, el sirven cual era que no conocido se puede tocar? ¿De qué cincoaspectos horas en prácticos un museo que no responde la fundición de los metales.

Por otra utilizado en la elaboración de espadas a la imaginación y la fantasía de los niños? ¿Para qué sirve un cuento en el que concambiarle la publicación de Della de niños una calidad los no sean altamente parte de élvalorada y les esté parte, impedido secuencias y el en aquella época, particularmente Scienza Mecánica, en 1593, Galileo final? en el Medio Oriente. Esta técnica de abordó por primera vez el tema de resistencia de loscosa materiales de espadas acero fue y la Elfabricación material didáctico másdesofisticado futurista es poca frente adesde un unfervor punto yde vista científico.

Sin lugar posteriormente los su apasionado liberal adoptada que utiliza por solamente convicción de patriota en a dudas, esta etapa la historia de la sirios, quevívido lo renombraron Acero Por un discurso frente a sus alumnos. ello, insisto, en el de hecho educativo en claro inquietante que el poner Damasco. debiera confluir un docente apasionado humanidad e ilustrado,dejó un alumno el conocimiento científico al manos alcance con preguntas e imaginación, un material didáctico que cobra vida en de las masas es tan importante como LAambos.

EUROPA MEDIEVAL de generar el conocimiento mismo.

Y LA DIFUSIÓN DEL CONOCIMIENTO DE LA REVOLUCIÓN INDUSTRIAL (1300 D.C. - 1650 D.C.) Gracias a la invención de la imprenta A LOS POLÍMEROS Es egresado de la Escuela Normal Superior “Profesor Sáenz”, de la ciudad de Monterrey, con En Moisés Inglaterra, Abraham Darby en 1450, el conocimiento científico Especialidad en Actividades Tecnológicas y Psicología, y Orientación Vocacional. Hizo su Maestría en descubrió que el coque podía ser acerca de los materiales comenzó a Pedagogía en la Escuela de Graduados de la propia Normal Superior.

Ismael Vidales Delgado

un monopolio de siglos Aleación de hierro nanoestructurada.

Crecimiento de nanotubos.

Mems.

utilizado en lugar del carbón para la como materiales estructurales en obtención del hierro en alto horno. la construcción de puentes, lo cual, Este descubrimiento trajo como aunado a la invención del concreto consecuencia que los costos de en 1755, facilitó las travesías comerproducción de hierro disminuyeran ciales entre las sociedades a lo largo considerablemente, y por lo tanto de nuevos canales de navegación y facilitó su producción a gran escala. carreteras.

Esto no sólo impactaría en la forma de producir hierro y acero en los En 1856, Henry Bessemer patentó años venideros, sino que cambiaría un nuevo proceso industrial para la laIngeniera manera Claudia de vivirOrdaz de la sociedad fabricación de altos volúmenes de Catederática del Departamento de Comunicación / ITESM para siempre: eran los albores de la acero a bajo costo, lo cual permitió cordaz@itesm.mx avances significativos en el transporte Revolución Industrial. uenta la leyenda que el llamado yque gustan de la fantasíaque una la construcción.

Pocos años después, Emperador Amarillo, Ti, en muchacha se enamoró su caballo.

1863, Henry Sorbydeutilizó por Hacia finales del siglo XVIII, laHuang mano del dijo a su esposa Hsi Ling Shi primera Su padre, enfadado, mandó con matarlos vez la microscopía luz hombreletrabajador se vio desplazada quelas fuera a la morera ver cuál era la para a ambos y colgar de un árbol a su hija, revelar la microestructura del por máquinas, las acuales estaban plaga que había en ella. envuelta en la piel del animal. construidas casi totalmente de hierro. acero.

Este hecho empujó los límites de la Ella vio que el nuevos árbol estaba llenoPor de ElAl poco se transformaron en hule tiempo, ya era un material metalurgia hacia horizontes. capullitos un gusanito un gusano que hilabapor su los capullo, del utilizado pueblos otro lado, el blancos extensivocon desarrollo de la ampliamente dentro.dio Uno de estos capullos cayó mesoamericanos. que, al abrirse, emergió la muchacha, Sin embargo, no fue minería origen a los nuevos medios entransporte su taza como de té elyferrocarril ella descubrió vivahasta de nuevo.

Cogió del inicios del siglola XIXseda cuando de y los sino cómo, impulsados por el calor,a un hilo El sinhierro fin se se capullo, la vendió en los el mercado, comercializaron primerosy barcos vapor. de él. Cuentan otros -los productos nunca másdesehule volvió a saber de en Europa.

En ella.

1839, ydesprendía el acero comenzaron a utilizarse

C

Charles Goodyear inventó el proceso de vulcanización del hule mediante la adición de azufre a alta temperatura.

Este material ha encontrado una extensa aplicación en la fabricación, desde la invención del neumático, por el escocés John Dunlop, en 1888, trayendo consigo importantes avances en la industria del transporte. En 1879, Bouchardt produjo por primera vez un polímero de isopreno mediante ensayos de laboratorio. Se cree que Todas éstas supuesto, éste fue el primerson, hule por sintético. leyendas chinas, ya que su origen tuvo lugar en XX la nación de la Gran Muralla.

EL SIGLO Y LA INGENIERÍA Su nacimiento se remonta al siglo XIII, DE LOS MATERIALES cuando la seda tejerse Poco antes de laempezó llegada adel sigloen XX,el país delMartin sol naciente, proceso que la se Charles Hall había inventado había mantenido en secreto durante reducción electrolítica de la alúmina 30 siglos.

SóloPierre hasta el 300Curie d. C. en aluminio; y año Marie fue conocido por Japón, y luego por habían descubierto la radioactividad, Y esRoberts-Austen que en China estaba yla India.

William había prohibido el sacar los gusanos o las construido diagrama de equilibrio semillas de lael morera de sus de fases entre hierro y fuera el carbono.

59 7

Materiales Materiales

La seda,

Materiales Materiales

conceptos del procesamiento de materiales, aún vigentes en nuestros días.

fronteras, y si alguien lo hacía, se le castigaba hasta con la muerte.

Hasta el año 550, toda la seda tejida en Europa procedía de fibras asiáticas, pero cuentan –no está comprobado, porque hay otros mitos alrededor de su introducción en el viejo mundoque dos monjes arriesgaron su vida y se introdujeron en China, donde robaron semillas de morera y huevos de gusanos de seda para dar fin así a un monopolio de siglos, puesto que todavía a mediados del siglo XX sólo Japón y China producían cantidades importantes de seda.

Tan sólo durante la II Guerra Mundial, Japón acaparaba el 90 por ciento de la producción mundial de seda en bruto. Actualmente, la seda se cultiva en Japón, China, España, Francia, e Italia, aunque fibras artificiales han reemplazado el uso de la seda en gran parte de la industria de textiles. En la actualidad, la industria de la seda Malaquita mineral de cobre. tiene un valor de 200 a 500 millones de dólares anuales.

y, usando una aguja de disección o algo parecido, punzo cortante, se comienzan a juntar hebras. Cuando se encuentra una hebra que se despega fácilmente, se envuelve en un lápiz; varias hebras se combinan para hacer un hilo.

¿QUÉ ES LA SEDA? hombre.

Quizá se trate de una Ladel seda es la sustancia de consistencia terminología un tanto pero, viscosa formada por somera; la proteína al mismo tiempo, contundente, para llamada fibroína, que es segregada ponerlas de manifiesto cosas por glándulas quedepocas ciertos podrían estar ligadas alnocturna, desarrollo artrópodos; -latan mariposa de la civilización como lo los llamada también mariposa deestán la seda materiales. (bómbix mori)- cuya oruga se conoce comúnmente como gusano de seda.

LA EDAD DE PIEDRA Y EL HOMBRE Dicho artrópodo es originario de la PREHISTÓRICO (HASTAEste ~3000 A. C.) India, China y Japón. insecto El hombre de la Edad de Piedra, que la segrega la expulsa al exterior un ambiente de deinmerso maneraen continua por un hostil orificio, salvajes, y animales al contacto con el climas aire, seextremos solidifica y tuvo que ser enterrenos forma desfavorables, de fibra. Científicamente, práctico, creativo e inventivo, el gusano de seda es una oruga y para no lograr su La propia un gusano. larvasupervivencia. del gusano deLa piedra, un elemento que de abunda en seda alcanza una longitud 7.5 cm. superficie fue el45 material Lala pupa tardaterrestre, en formarse días. más utilizado por el se hombre primitivo, Durante ese periodo va encerrando quien de desarrolló unaconstruido gran destreza dentro un capullo con para crear punzo-cortantes, un hilo de sedaarmas continuo, el cual puede tales como cuchillos, arpones, alcanzar hasta 900 metros de flechas largo. y lanzas, para defenderse de las único bestias Un capullo consiste en un hilo y a lamide vez alimentarse de ellas. 914 que aproximadamente metros de largo. Se necesitan unos De miligual manera, el una hombre tres capullos para hacer libra prehistórico comenzó a explotar de seda. Para recolectar la seda de los los recursos naturales que ense capullos, éstos se hierven, intactos, encontraban a su alcance, tales agua por cinco minutos, volteándolos como la madera, hojas, fibras cuidadosamente.

Se sacan del agua

LA SEDICULTURA hueso, Avegetales, todo este conchas, proceso, piel en el ymundo para seutilizarlos en laSedicultura. fabricación textil le conoce como ornamentos, Sede trataherramientas, de algo así como tener vestido de y para la mori construcción. granjitas bombix hasta queEl del neolítico descubrió que sehombre transformen en orugas, para luego la arcilla cuidadosamente (barro) se ablandaba colocarlas bajo unaal mezclarse con agua, ycon se endurecía gasa y alimentarlas hojas deal secarse.

Este ciclo de ablandamientomorera finamente picada durante seis endurecimiento se podía una y semanas, y así presenciar elrepetir asombroso otra vez al de ir añadiendo Cuando espectáculo ver subir a agua. la oruga por seramas introducían loselbloques arcilla las y fabricar capullo de durante una hoguera porun un 8húmeda días condentro un hilodecontinuo.

Suena determinado tiempo, quedaban poco antinatural, peroéstos la realidad es permanentemente otra; no hay modo deendurecidos que sobrevivaal enfriarse y eran resistentes agua. la mariposa de seda a noalser en cautiverio. Los gusanos de seda se han Figurines entanto, formaque de ya humanos y de domesticado no pueden animales, independientemente tablillas, ladrillos, vasijas sobrevivir en la y diversosespecialmente ornamentos desde han que sido naturaleza, encontrados en lasdemontañas perdieron su habilidad volar. Todasde Moravia. las poblaciones salvajes se encuentran en proceso de extinción. De todos los Se cree que estosnaturales, artefactosla fueron materiales textiles seda hacepero unos milque años, esproducidos mi predilecto, al 30 igual las y constituyende lossus hallazgos más-es antiguos poblaciones creadores, decir utensilios de cerámica creados por elde número de gusanos de sedatambién el ser humano.

El hombre de esta se encuentra en vía de extinción, por época encontraba a uno su alto se precio, porque frente cada vez másde susmateriales primeros inventos: alfarería, la hay sintéticoslaproducidos a su vez diobajo origen a los primeros a cual bajo precio, procesos más

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LA EDAD DEL COBRE Y LOS ORÍGENES DE LA METALURGIA (~5000 A.C.~1500 A.C.) El hombre neolítico descubrió que el cobre natural podía ser suavizado al calentarlo, y endurecido al deformarlo mediante martilleo. Debido a su versatilidad para ser trabajado y a su mayor durabilidad, el cobre desplazó progresivamente a la piedra y se posicionó como el material preferido por el hombre para la fabricación de herramientas y objetos ceremoniales.

Sin embargo, una vez que el cobre natural escaseó, el hombre se vio obligado a poner su atención en los metales contenidos en los minerales. prácticos de fabricación. Y es que la Así, los Anatolia seda, al antiguos igual quehabitantes antaño, esdesímbolo (hoy Turquía) y sus alrededores, de estatus, de prestigio, de nivel social; descubrieron posible extraer es considerada,que por era muchos, una tela cobre líquido calentaban un mineral elegante, chic ysisensual. compuesto principalmente por óxido deseda, cobre: malaquita.

Además, La anteslay después, representa notaron que el metal líquido extraído todo un modus vivendi, y con esto me presentaba gran facilidad ade refiero a que una la seda acompañaba ser vaciado en en moldes condurante formas muchos chinos su vida variadas.

De dinastías, esta manera, el hombre las sucesivas no sólo en lo de aquella inventó forjado, relativo a su época modo de vestir,elsino que el empleada recocido, la el moldeo era en fundición, diversas disciplinas y la extracción de metales a partir artísticas: la literatura, la poesía, la de minerales; en ypocas palabras, pintura, la escultura el folclore. inventó lo que hoy conocemos como metalurgia.

Por ejemplo, se ha encontrado seda en forma de cuerdas de instrumentos LA EDAD DEL BRONCE musicales, en el papel, ya que se Y EL DESARROLLO DE LASlibros de presume que existieron ALEACIONES (~2000limitados A.C. ~0) en un seda llamados boshu, Hacia ela los tercer milenio antes de principio círculos intelectuales, nuestra era,Porse los por su costo. eso,establecieron estimado lector, primeros contactos entre comunidades será inevitable que cuando usted humanas apartadas.

Esto propició vista de seda, esté vistiendo el lujo dela apertura de nuevas rutas comerciales una tradición milenaria guardada en para transportar productos de la secreto por años en los la muy lejana China los minerales y la los oépoca, quizásincluyendo su mente repase, traviesa, metales,decuya convirleyenda una posesión niña que se se fue enamoró tiendo poco ya que poco sinónimo de su caballo fueencastigada porde poder, bienestar. su padreriqueza por eseyamor malsano.

La ambición humana propició la invasión entre pueblos, con el afán de apoderarse de sus metales preciosos y de su sus recursos naturales.

Uno de Obtuvo Maestría en Educación, con Especialidad Literatura, por el Tecnológicopor de Monterrey; es losenmétodos escogidos el hombre catedrática y escritora; forma parte de la Sociedad primitivo para lograr este fin fue la de Escritores de Nuevo León, y es autora del libro violencia.

Sin embargo, los metales Caracolas. Actualmente escribe Paloma querida.

Claudia Ordaz

Cuchillo hecho de acero Damasco.

Por Alma Trejo entrado en 12 temas principales, la sección Diálogos del Fórum Universal de las Culturas, se constituye en el eje central sobre el que se articula el resto de los programas y actividades que se realizarán en Monterrey a partir del 20 de septiembre y durante 80 días.

C

El doctor Jorge Ángel Díaz, director de Diálogos, integró un equipo que planeó el contenido de cada semana temática, y en el que participan personalidades de talla internacional.

TEMAS DE LAS PRIMERAS SEMANAS La Semana “Ciencia y Tecnología” se realizará del 2 al 6 de octubre, con dos puntos principales: los derechos de autor y las patentes, a la vez que se expondrán temas sobre cómo debe ser entendido el pensamiento científico y las distintas formas de generar el entusiasmo en niños y jóvenes para que escojan este ámbito de trabajo, explicó el doctor Fernando Jaimes Pastrana, maestro investigador del Tec de Monterrey, y secretario técnico de Ciencia y Tecnología.

En la semana del 9 al 13 de octubre se discutirá el tema de los Recursos Naturales, bajo la perspectiva de la responsabilidad que los empresarios tienen en la conservación del medio ambiente, así como los mitos y realidades sobre temas vigentes como el calentamiento global, señaló el doctor Juan Manuel Alcocer, secretario técnico de este diálogo.

El doctor Francisco Javier Carrillo, secretario técnico de Desarrollo basado en el Conocimiento, dijo que el proyecto “Monterrey Ciudad Internacional del Conocimiento” será difundido, a la vez que se conocerán las experiencias de urbes ya consolidadas con esta clasificación o en vías de obtenerla.

Estos temas serán discutidos del 16 al 20 de octubre, periodo en el que también se

Doctor Fernando Jaimes Pastrana.

realizará la Primera Cumbre de Ciudades del Conocimiento, que consistirá en 50 sesiones sobre temas especializados, con la participación de 180 ponentes, 100 de ellos extranjeros y 80 nacionales.

Además se entregará la primera edición del reconocimiento Most Admired Knowledge Cities (MAKCi), entre cuyas nominadas está Monterrey, y que otorgan los especialistas del tema a las ciudades que muestran mayor avance en desarrollo del conocimiento.

Con la idea de enriquecer la visión local con experiencias internacionales, se contará con la participación de Cathy Garner y Pirjo Stahle, promotores de este tipo de entidades en sitios como Silicon Valley y Finlandia, así como representantes de ciudades en vías del desarrollo de conocimiento, como Bogotá y Guatemala.

Por ejemplo, nuevosecretario materialtécnico era El doctor Hugo el Barrera, más de con fundir que elencobre y de lafácil misma, el doctor geriatría Ricardo Salinas, que especialistas podía fluir más informó libremente dentro de abordarán problemas de los moldeslos sinprincipales producirse burbujas salud además de los avances de gas.pública, Además, se endurecía más de la biotecnología y el acceso universal rápidamente después de ser vaciado, a la medicina moderna. Se realizarán y33podía ser más eventos conendurecido 62 ponentesaún de nueve mediante el martilleo.

Los atributos países, integrantes de 24 organis-mos del nuevo material, conocidoy e instituciones locales,hoynacionales extranjeras. como bronce, lo convirtieron en el metal idóneo para la fabricación de las En la que semana de Derechosnecesitaban humanos y armas las sociedades justicia se trabajará sobre aquellas agendas para acrecentar su poderío económico que hoy por hoy están sustentando a la ysociedad político.civil De yesta el hombre que forma, se refieren a justicia primitivo descubrió, desarrolló y internacional, a la violencia económica, perfeccionó técnicas que permiten de género e las intrafamiliar.

En esta semana se ofrecerán propuestas asuntos muy producir metales con apropiedades concretos como lo es el ‘Caso Cavallo’, sustancialmente diferentes a las de con constituyentes la participación de la hija de una sus individuales; es persona que fue desaparecida y diferentes decir, inventó las aleaciones. organizaciones se van a ligar en la lucha contra la violencia a nivel internacional.

EDAD DELse HIERRO También tratará el tema de las (~1000 A.C.~1950 obligaciones de losD.C.) estados, explicó se firmará una por Declaración de Ya conocido el hombreUniversal de la Edad Derechos se formará unaera Red del Cobre,Emergentes, el mineral de hierro Iberoamericanautilizado de Derechos Humanos comúnmente para facilitar y emitirán dos manifiestos, uno sobre la obtención del cobre a partir de pedagogía en este último tema y otro ladestinado malaquita.

Durante el proceso al derecho de la mujer a vivir en de fusión sin delviolencia. cobre se obtiene un un mundo

subproducto de escoria porosa que Gloria Ramírez, coordinadora general consiste mayormente en hierro puro de y la Cátedra de derechos humanos dióxido de UNESCO silicio (sílice).

Al martillar de laescoria, UNAM era y presidenta nacional la de esta posible separar Derechos Humanos y secretaría general sílice del hierro. Sin embargo, por ser de este Diálogo puntualizó que durante el SALUD, DERECHOS HUMANOS más suave que el bronce, elUniversal hierro evento se emitirá la Declaración Y DIVERSIDAD puro se utilizó primordialmente en de Derechos Emergenes.

Durante la quinta semana de Diálogos, que se verificará del 23 al 27 de octubre, se ornamentos y objetos ceremoniales. analizará el tema de Cultura de la salud y calidad de vida, un gran reto en el que se aborda desde diferentes aristas el aspecto de la salud: desde las pesadillas que agobian a la humanidad contra los avances de la ciencia en esta materia y la aspiracional meta de llegar a una “vejez exitosa”.

El doctor Víctor Zúñiga, secretario técnico

de la Identidad y Diversidad, Así, el Semana hierro fue muy escasamente que se realizará del 3elal 10 de noviembre, utilizado hasta advenimiento señaló se analizaran las paradojas de la del “hierro bueno”, inventado postmodernidad: la ética, la migración y (accidentalmente) 1140 C. los problemas que se en suscitan en laa.región por los hititas, una civilización que del Mediterráneo. habitaba regiones de lo que hoy es

61 5

Fórum Materiales

Diálogos serán eje central del Fórum de las Culturas puros de la época, como el cobre, el oro y la plata resultaban demasiado suaves para ser empleados en la fabricación de armas de combate.

Evidentemente, en este punto de la historia, el espíritu bélico del ser humano alimentó a su espíritu innovador. Algunas sociedades de Medio Oriente descubrieron que al mezclar mineral de estaño y mineral de cobre, previo al proceso de fundición, el producto resultante presentaba ventajas significativas en relación con todos los metales conocidos hasta entonces.

Fórum

Ciencia y tecnología, derechos humanos, ciencia de los materiales diversidad yLa salud, algunos de los temas que se abordarán www.conocimientoenlinea.com info@conocimientoenlinea.com durante el Fórum

ESPECTÁCULO EMBLEMÁTICO Con el Horno 3 como escenario, el espectáculo “La Fragua del Mundo” abrirá los trabajos del Fórum Universal de las Culturas Monterrey 2007, la tarde del 20 de septiembre. A casi un mes del arranque del evento, la ciudad se prepara con instalaciones y en la logística de la Número 60, del 17 al 30 de agosto de 2007 programación.

Materiales 3

Los materiales en la historia Doctor Rafael David Mercado Solís Doctor David Alejandro Díaz Romero

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“La Fragua del Mundo” constituye el Espectáculo Emblemático del Fórum Monterrey 2007 y se proyecta para ser uno de sus grandes atractivos permanentes del evento, explicó el creador Jorge Vargas.

El espectáculo no es sólo visual, sino que lleva un mensaje del Fórum como la universalidad del humano, indicó. En el montaje Materiales para lasealtainvirtieron temperatura25 millones de Doctorpesos.

Jorge Alejandro Manríquez Frayre

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Magnetismo en nanopartículas BUSCAN LÍDERES DEL CAMBIO DoctorElMoisés Hinojosa Fórum Monterrey 2007, la EGADE del Ingeniero Roberto Cabrera Llanos Maestro Marco Antonio Garza Navarro Entre los eventos multidisciplinarios de quien está a cargo de los espectáculos “Las Tec de Monterrey y la empresa Syntony Ingeniero Alfredo Martínez Soto las artes escénicas destaca la presentación Niñas de la Guerra” y “Del Ombligo de la Quest invitan a participar como “Líder de Descubrimiento y manejo de materiales, de compañías de todo el mundo, Luna”. través del cual se seleccionará Vidrio: un teatrales material histórico, el granCambio”, reto de laahumanidad que locon mismo disfrutarán niños, jóvenes y a 100 representantes de la comunidad nuevos usos revolucionarios Doctora Patricia Liliana Cerda Pérez adultos.

Estos grupos artísticos enmarcarán Entre la oferta disponible estarán las regiomontana para que participen en los Maestro Jorge Loredo sus propuestas en los ejes temáticos del presentaciones de Stockbridge Pipe Diálogos Actualidad del Forumy futuro Monterrey 2007. El Nanomatariales: Minerales de fierro, materia prima para la producción de acero Doctorreto Miguel Yacamán de los Líderes de evento: diversidad cultural, conocimiento, Band, de Inglaterra; la Orquesta del y José compromiso Ricardo Viramontes DoctorCambio Eduardoes Pérez Tijerina paz y Ingeniero sustentabilidad.

Principado de Asturias, de España; los dejar un legado de desarrollo DoctorySergio Mejíaen Rosales Tambores Yamato, de Japón, y el Ballet bienestar nuestra ciudad.

Uso de que nuevos aceros formables industria automotriz En el evento se realizará a partiren della20 Folclórico Nacional Bafona, de Chile, que Ingeniero Rafael Colás El material didáctico de septiembre, participarán 189 grupos; se presentarán en espacios como la Plaza Las personas seleccionadas recibirán Profesor Ismael Vidales Delgado el 30 por ciento de ellos, mexicanos. 400 años del Museo de Historia Mexicana o capacitación y apoyo para que, durante Algunas aplicaciones de los plásticos en las industrias De estos grupos, hay 17 españoles, en el Paseo Santa Lucía. el un Fórum, emprendan del empaque y automotriz La seda, monopolio de siglos un proyecto de 14 franceses, seisA. italianos y de otros beneficio social o ambiental Doctor Carlos Guerrero S. Ingeniera Claudiaeconómico, Ordaz países, los cuales se presentarán en 19 Meza puntualizó que quienes asistan al en su comunidad.

Se busca un grupo Doctor Virgilio A. González G. espacios, como la Carpa Teatro, Carpa Fórum podrán presenciar gratuitamente compuesto por hombres y mujeres con Plásticos comunes adquierenTeatro mayor valor Títeres, Marionetas Acuáticas, de montajes de calidad internacional; en diferentes ocupaciones, capacidades y a través Teatro de sus compósitos los Sentidos, de las Artes, ubicados escenarios como la Cineteca y el Auditorio preparación. Los requisitos son: residenJaime Bonilla dentroDoctor del Parque Fundiera; así como en el Luis Elizondo se cobrará en base a los ‘usos cia en la zona metropolitana de Monterrey IngenieraelAlejandra de Luis la Vega Oyervides Aula Magna, Auditorio Elizondo y y costumbres’ del espacio con tarifas que o en cualquier otro municipio de Nuevo en espacios públicos como el Paseo Santa varían entre 30 y 60 pesos.

León, disponibilidad para participar en Polímeros y fármacos: una combinación ganadora Diálogos eje central Lucia, la Plaza Zaragoza y la Plaza 400 En esos lugares, además, se realizarán un serán proceso de desarrollo de liderazgo Maestro Jesús Ángel Valencia Gallegos del Fórum las Culturas años. conciertos, espectáculos masivos y teatro que de incluye capacitación, sesiones de callejero, así como los conciertos de aprendizaje e inclusión en los Diálogos Cerámica de alta tecnología KatzirDoctor Meza, director deRoy Expresiones “Latidos del Mundo” en que participarán del Forum de agosto de 2007 a marzo Tushar Kanti Das Culturales del Fórum, habló de la 35 grupos musicales. Las personas de 2008. La edad es entre 18 y 99 años de Prospectiva de los materiales programación detecnológica artes escénicas, junto cerámicos interesadas en acudir a los eventos libres edad, con motivación e ideas para mejorar para Banda, el Tercerdel Milenio con Eber grupo “Rincón de la deberán registrarse previamente vía el entorno social y ambiental.

Presentan libro de Monseñor Doctor Guadalupe Alan Rodríguez Palabra”; César Tavera, deCastillo la “Carpa de electrónica, pues todos los accesos estarán Tapia Méndez sobre “Gonzalitos los Títeres”, y la maestra Araceli Guerrero, controlados.

Procesamiento de aleaciones aeroespaciales Doctor Octavio Covarrubias Alvarado

9 El vidrioPROPUESTA como materialESCÉNICA ANUNCIAN 13

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21

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28 31

33

50 51

57 59

Fórum universal de las Culturas 2007 61

Cultura y Ciencia 63

36

Los interesados pueden registrarse en las oficinas del Fórum, en el Parque Fundidora, Avenida Fundidora y Adolfo Prieto, S/n, Col. Obrera, Monterrey, Biomateriales: características y aplicaciones N.L., o en el EGADE, en Avenida Fundadores y Rufino Tamayo, Col. Valle Oriente, San Pedro Garza García, N.L. Tels.: 8625-6188 y 8625-6170 o en Doctor Zygmunt Haduch lideresdecambio@monterreyformum2007.org. Como requisito de asistencia es necesario el registro previo: vía electrónica a través de la página Página 64 Doctor Marco A. L. Hernández-Rodríguez del Fórum; por medio de un Call Center que se abrirá, y en un módulo que se instalará próximamente en Cintermex.

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Ciencia

en la historia

Alma Trejo Carlos Joloy

Presentan libro de Monseñor Tapia Méndez sobre “Gonzalitos”

“Ha sido presidente de la Sociedad Seminario Cultura Mexicana, de la Asociación de Escritores de México, todo además de la labor religiosa.

Doctor Rafael David Mercado Solís

Profesor-investigador. Programa Doctoral en Ingeniería de Materiales FIME / UANL rmercado@gama.fime.uanl.mx

Doctor David Alejandro Díaz Romero

M

científica más importantes jamás creadas [1, 2]. Sin lugar a dudas, un ejercicio como éste nos permite EDICIÓN CORREGIDA reflexionar acerca de la gran trasY AUMENTADA cendencia que han tenido los En el evento de materiales para elefectuado desarrolloeldel1 ser agosto en el Aula Magna del Centro Cultural Universitario Colegio Civil, con la presencia del gobernador José Natividad González Parás, y del rector de la UANL, José Antonio González Treviño, fue presentada la segunda edición, corregida y aumentada, de la obra que fue editada por primera vez hace más de 30 años.

Retrato de

humano a lo largo de su“Nicolás historia. “La Edad de Piedra”, “la Edad del Cobre”, Rendón”, “la Edad del Bronce” y realizado “la Edad del Eligio Hierro” son términos por típicamente Fernández. utilizados por los historiadores, para marcar cronológicamente la evolución

Exhibe la Pinacoteca pieza del mes

ás de cuatro mil 200 profesionales de la ciencia e ingeniería de los materiales, provenientes de 68 países, se dieron cita en la reunión n retrato de Nicolás Rendón, anual de The Minerals, Methods and realizado en 1911 por Eligio Materials Society 2007 (TMS, por sus Fernández, es la pieza del siglas en inglés), celebrada en Florida, mes de agosto que se exhibe en la a principios de este año. Durante este “José Eleuterio González es una de Pinacoteca de Nuevo León. importante evento, se dieron a conocer las piezas fundamentales de nuestra los “Diez Momentos más Grandiosos institución. En el marco de los festejos La señora Elvira Lozano de Todd, de los Materiales en la Historia”, del 175 aniversario de la universidad, directora de la Pinacoteca, invitó al n la presentación del libro elegidos mediante una votación y de otra significación importante, público a apreciar esta obra, con la que Doctor José Eleuterio pública en Internet, a partir deGonzález, una lista de Nuevo León,Dicha obra la creación de la institución del también se conmemora el natalicio del inicialBenemérito de cien nominaciones. de monseñor Aureliano Mén- Colegio Civil, el cual cumple 150 pintor. lista iniciaba alrededor del Tapia año 28000 años, coincide con poner en marcha el dez, editado por la UANL y el Centro a.C., e incursionaba progresivamente de Investigaciones Históricas de Nuevo Centro Cultural Universitario”, señaló Fernández fue un notable artista hacia tiempos modernos, postulando González Treviño. que dotó de retratos a las familias León, secomo insistió en la trascendencia eventos el descubrimiento del regiomontanas pudientes del del protagonista, considerado buckminsterfulereno en 1985 y una el En su mensaje, el gobernador dijo siglo XIX; también realizó cuadros destacada figura del siglo XIX. descubrimiento de los nanotubos que no podía faltar a la presentación de temas religioso y urbano, así en 1991, avances científicos de esta obra del padre Tapia, ya como trabajos diversos en el José Eleuterio González, fundamentales para el “Gonzalitos”, desarrollo fue declarado Benemérito de Nuevo que aparte de ser su amigo, quería Teatro Juárez, el Templo del Roble y la actual de la nanotecnología.

León, y su nombre está escrito con escuchar la obra de “Gonzalitos”, Parroquia del Sagrado Corazón. letras resultado de oro en final el Congreso del Esta- un gran hombre, que tuvo entre Como de la votación, fue considerado “Bienhechor eldo;Momento más Grandioso de de losla otras misiones en la vida la de ser La Pinacoteca de Nuevo León gobernador del Estado. recuerda a este pionero de la plástica humanidad”, desinteresado”, Materiales en“Patriota la Historia estuvo nuevoleonesa. La Pinacoteca se ubica estudioso de la historia, amigo de las a cargo del químico Ruso Dmitri ciencias médicas, y, en la su Al referirse a Tapia Méndez, presente en el Colegio Civil, Centro Cultural Mendeleev, quien enmaestro 1864 concibió honor, la antigua Hacienda de Ramos en la ceremonia, González Parás Universitario, situado en Washington primera clasificación de los elementos lo calificó como un “pastor de y Juárez, en el centro de Monterrey. El se convirtió Municipio de Doctor de acuerdo en conel sus propiedades y almas”, un hombre comprometido horario de visitas es de 10:00 a 20:00 González, son datos relevantes de su características químicas. La Tabla personalidad muestran endela de manera profunda con la historia horas de lunes a domingo. El martes Periódica de que losse Elementos y particularmente con la historia de permanece cerrado. La entrada es investigación realizada por Mendeleev constituye hoy en el díapadre una Nuevo libre.

Tapia.

Tabla León.

Periódica de los Elementos de Mendeleev. de las herramientas de referencia La

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E

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Cultura y ciencia Materiales

Los y materiales Cultura

LOS COMENTARISTAS Por su parte, el licenciado Jorge Pedraza Salinas destacó la importancia del sacerdote de origen michoacano, historiador, cronista de la Arquidiócesis de Monterrey, quien se ha dedicado puntualmente a estudiar importantes sucesos del siglo XIX en la entidad.

Re Conocimiento A personajes nuestros en investigación y desarrollo de materiales Doctor Jaime Bonilla Ríos Con importantes participaciones en proyectos de investigación en el área de compósitos poliméricos, tanto para el Centro de Sistemas de Manufactura del ITESM, como otros en colaboración con el Departamento de Ciencias de Materiales de la Rice University, en los Estados Unidos, Jaime Bonilla Ríos es profesor y director de Relaciones con Egresados del ITESM. Ha sido consultor para Industrias del Álcali, S.A., Manufacturas y Procesos Industriales, S.A. y CYDSA, e impartido cursos en el área de polímeros en empresas como MABE (Monterrey); Thompson, de Ciudad Juárez, y ATOFINA, de Houston.

Es licenciado en Ciencias Químicas por el ITESM y tiene una Maestría en Ingeniería Química, de la Rice University. Su Doctorado en Ingeniería Interdisciplinaria, con énfasis en Reología de Polímeros, es de la Texas A&M University. En el campus Monterrey del ITESM ha sido director de la Licenciatura en Ciencias Químicas y director de Investigación y Extensión.

Doctor Virgilio Ángel González González Autor y coautor de 72 artículos científicos publicados en memorias de congresos y revistas indexadas, y diversos premios recibidos, como el “Premio de Investigación”, que en 2001 le otorgó la UANL en la categoría de Ingeniería y Tecnología, Víctor Ángel González González ha realizado investigación en las áreas de las relaciones entre la estructura, morfología y las propiedades de polímeros; la obtención de materiales especiales y en la aplicación de la geometría de fractales al estudio de los materiales. Es presidente de la Academia Mexicana de Ciencias, Sección Noreste.

Es químico industrial; tiene una Maestría en Ciencias, con especialidad en Química Orgánica y un Doctorado en Ingeniería de Materiales, los tres grados académicos de la UANL. Es miembro del Sistema Nacional de Investigadores nivel II, y ha sido catedrático en la Universidad Autónoma de Coahuila, y en las facultades de Ciencias Químicas e Ingeniería Mecanica y Eléctrica, de la UANL.

Doctor Hugo Guajardo Martínez Experto en la investigación y desarrollo de procesos de manufactura de superaleaciones, especialmente base níquel y titanio, Hugo Guajardo Martínez es el Metalúrgico Senior en la empresa Frisa AerospaceDivisión Acero, donde se fabrican anillos rolados para turbinas de avión, en su mayoría localizados en la sección del abanico y compresor, que son los de titanio y/o la zona de combustión-salida, de base níquel y cobalto. Las piezas son elaboradas para los principales fabricantes de turbinas en el mundo: General Electric, Rolls Royce, Praff&Whitney y Snecma.

Es ingeniero mecánico electricista, y tiene una Maestría en Ciencias de Materiales, ambos grados académicos de la UANL. Su Doctorado en Ciencia e Ingeniería de Materiales es de la Universidad de Toronto. Ha sido catedrático en la FIME de la UANL y es coautor del libro Effects of Large Reductions and Heating Temperatura-Times on Grain Size Control of Alloy 718 Rolled Rings, publicado en 2005 por TMS.

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Juan Roberto Zavala zavat_2004@yahoo.com.mx

Doctor Zygmunt Haduch Suski Avecindado en nuestro país desde 1985, y con importantes trabajos de investigación en las áreas de ingeniería de materiales, especialmente en tribología y tratamiento térmico, Zygmunt Haduch Suski ha logrado, con base en un proceso de tratamiento de acero a temperaturas bajas (-196º C ), prolongar más de 300 por ciento la vida útil de herramientas de corte. Es coautor de tres libros y de 67 artículos científicos publicados en memorias de congresos y revistas especializadas. Ha sido catedrático en la Universidad Politécnica de Cracovia, y actualmente es profesor en la Universidad de Monterrey.

Nació en Plowce-Sanok, Polonia. Es ingeniero mecánico, y tiene una Maestría en Mecánica, ambos grados académicos de la Universidad Politécnica de Cracovia. Su Doctorado en Ciencias Técnicas es de esta misma universidad.

En la Universidad de Monterrey hizo una especialización en docencia. Ha recibido numerosos premios, de los que sólo mencionamos: en 2000 dos premios Tecnos y en 2000 el “Premio Nacional del Acero”, que otorga la Cámara Nacional del Acero.

Doctor Ubaldo Ortiz Méndez Con una destacada trayectoria en la investigación de materiales ferrosos y no ferrosos y asesor en esa rama de proyectos para industrias como Hylsa, NEMAK, Galvak y Metalsa, Ubaldo Ortiz Méndez es profesor investigador en FIME y, desde 2003, secretario académico de la UANL. El año 2002 fue profesor invitado en la Université Paul Sabatier, en Toulouse, Francia. Es miembro del Sistema Nacional de Investigadores nivel I, y de la Academia Mexicana de Ciencias. Es autor del libro Metodología Científica, y de numerosas ponencias y artículos científicos publicados en memorias de congresos y revistas indexadas.

Es licenciado en Física por la UANL y tiene una Maestría en Ciencias de los Materiales, de la Universidad Claude Bernard, en Lyon I, Francia. Su Doctorado en Ingeniería de Materiales es del Instituto Nacional de Ciencias Aplicadas, del mismo país. Los años 1996, 2000 y 2001 la UANL le otorgó los “Premios de investigación” en las áreas de Ciencias Exactas e Ingeniería y Tecnología y el año 2000 el Gobierno del Estado de Nuevo León le dio el “Reconocimiento al Mérito del Desarrollo Tecnológico”.

Maestro José Jaime Taha Tijerina Investigador en el campo de la nanotecnología, especialmente en polímeros reforzados con nanofibras de carbono, en los que ha realizado estudios de propiedades viscoelásticas y térmicas en los materiales, José Jaime Taha Tijerina ha realizado también diversas investigaciones de caracterización con metales como aluminio, acero y cobre. Actualmente labora en el Centro de Tecnología Aplicada de PROLEC-GE. Es ingeniero mecánico administrador, por la Universidad de Monterrey, y tiene Maestría en Ciencias en Ingeniería Mecánica, con especialización en Materiales, de la Universidad de Texas, campus PanAmerican en Edinburg, Texas. Es autor de diversas ponencias y artículos publicados en memorias de congresos y en revistas especializadas.

Los años 1999, 2000 y 2001 la UDEM le otorgó el Premio a la Investigación Vinculada a la Docencia.

Presidente Ingeniero Juan Antonio González Aréchiga Director de Comunicación Social del Gobierno del Estado Licenciado Omar Cervantes Rodríguez Ingeniero Xavier Lozano Martínez M. C. Silvia Patricia Mora Castro Doctor Mario César Salinas Carmona Doctora Diana Reséndez Pérez Doctor Alan Castillo Rodríguez Ingeniero Jorge Mercado Salas Director del Programa Ciudad Internacional Del Conocimiento Ingeniero Antonio Zárate Negrón

El espíritu de los materiales

ser

ser

Director General Doctor Luis Eugenio Todd Subdirector Licenciado Juan Roberto Zavala Director Editorial Félix Ramos Gamiño Secretario Editorial Maestro Rodrigo Soto Educación Profesor Ismael Vidales Delgado Ciencias Económicas y Sociales Doctor Jorge N. Valero Gil Ciencias Básicas y del Ambiente Doctor Juan Lauro Aguirre Desarrollo Urbano y Social Ingeniero Gabriel Todd Ciencias Médicas Doctor David Gómez Almaguer Ciencias Políticas y/o de Administración Pública Contador Público José Cárdenas Cavazos Ciencias de la Comunicación Doctora Patricia Liliana Cerda Pérez La Ciencia es Cultura Licenciado Jorge Pedraza e ingeniera Claudia Ordaz Educación Física y Deporte Doctor Óscar Salas Fraire Las Universidades y la Ciencia Doctor Mario César Salinas Redacción Licenciada Alma Trejo Licenciado Carlos Joloy Diseñador Licenciado Víctor Eduardo Armendáriz Ruiz Arte Gráfico Arquitecto Rafael Adame Doria Circulación y Administración Profesor Oliverio Anaya Rodríguez

LA

Con los temas:

• Sabiduría Mística • Avances Científicos en el Estudio de la Conciencia

En esta ocasión se habla de los grandes materiales, como el acero, el vidrio y la cerámica, pero también se ilustran las nuevas tendencias que tienen que ver con el acero y el plástico. Igualmente, se abordan las corrientes relacionadas con los nanotubos de carbón y con las nuevas concepciones de materiales dedicados a la computación y a la ilustración digital. Ésta es una nueva revolución.

Los nanomateriales representan un universo distinto, porque tienen que ver con concepciones diferentes de la vida, así como del hacer nuevas infraestructuras distintas de las fórmulas convencionales de los materiales clásicos.

En esta ocasión, se seleccionó este tema para hablar del pasado, el presente y el futuro de la materia que va a poder ser representada por lo que aquí se describe, que son fórmulas pragmáticas y convencionales de cómo se está modificando en la época actual la materia que originalmente fue clásica y sencilla, y que ahora, con los nanotubos se convierte en algo más difícil de analizar en el pensamiento normal convencional.

ser espiritualidad

CONOCIMIENTO ES EDITADA POR LA COORDINACIÓN DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE NUEVO LEÓN, Y ABRE SUS REVISTA

E

sta edición está dedicada a los materiales. Los lectores podrían pensar que este tema es totalmente pragmático y sin ninguna ilustración filosófica, pero los nanomateriales tienen también un alma noble que representa un nuevo universo que desborda el interés monetario del liberalismo económico.

Aquí convergen personajes tan valiosos como los que inventaron el fierro esponja, pero también los que sueñan, como en las facultades de Ciencias FísicoMatemáticas e Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León y del Tecnológico de Monterrey, con ese nuevo mundo, que el que esto escribe llamaría “de la materia terciaria” y que incluye una expresión distinta de la materia, viéndola no sólo como resistencia, sino como una nueva expectativa a través de los nanomateriales.

Esperamos que esta edición cumpla su cometido de hacer surgir una inquietud acerca de la nanotecnología, que es la visión moderna de un nuevo universo.

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25, 26 y 27 septiembre

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LAS OPINIONES EXPRESADAS EN LOS ARTÍCULOS SON RESPONSABILIDAD EXCLUSIVA DE SUS AUTORES. SERVICIOS HUMANÍSTICOS DE ASISTENCIA ESPIRITUAL Y EMOCIONAL A.B.P.

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Monterrey N. L., México Hay tres universos:

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