En busca de nuevos materiales
10 de junio. Vuelta 26 del Gran Premio de Canadá de Formula 1. El polaco Robert Kubica se roza ligeramente con el coche del italiano Jarno Trulli a la salida de la curva nueve, su coche se eleva ligeramente, vuela, y choca contra un muro a más de 200 km/h para desintegrase. O casi, porque el habitáculo que rodea al piloto no se deforma y cruza la pista dando vueltas de campana. Kubica salvó la vida gracias, sobre todo, a la rigidez y dureza de esta célula de supervivencia, cuyas doce capas alternas de fibra de carbono y aluminio protegieron la integridad del piloto, que debería dar las gracias a… la ciencia de los materiales. Y es que es en este área científica donde se investigan las propiedades mecánicas y especificaciones de los materiales que se utilizan en la Fórmula 1 y en infinidad de aspectos de nuestra vida cotidiana, como en las casas en las que vivimos, los coches o aviones en los que nos desplazamos o los puentes e infraestructuras que cruzamos.
De eso, y de mucho más, se hablará en el curso de verano sobre materiales estructurales para las nuevas tecnologías que ha organizado la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) en su campus de Colmenarejo entre el 9 y el 13 de julio, dirigido por Elena Gordo y José Manuel Torralba, profesora titular y catedrático, respectivamente, del departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales e Ingeniería Química de la UC3M.
Probretas de materiales pulvimetalúrgicos
Rodeados por materiales estructurales
“La importancia de los nuevos materiales de ingeniería no es comprendida por el ‘gran público’ e incluso en muchas universidades tecnológicas no se tratan como materia de estudio”, explica José Manuel Torralba. Dentro de las familias de materiales de ingeniería, los materiales estructurales son aquellos que responden frente a los requisitos que se les exige con el conjunto de sus propiedades. “Son los materiales que probablemente más aportan a la mejora de las condiciones de vida del ser humano”, afirma Torralba. Y eso se tratará de explicar en este curso, que se celebra por primera vez en la UC3M y que está dirigido a alumnos universitarios interesados en las bondades de este ámbito de la ciencia. “Estamos rodeados de materiales estructurales – añade Elena Gordo –, se encuentran en casi todos los sitios, desde en palas de aerogeneradores hasta en alas de aviones, pasando por las vigas de los edificios, los puentes o las paredes de un reactor nuclear”.
Los materiales estructurales clásicos, como el cemento o el acero de construcción, se perciben como algo poco avanzado a nivel tecnológico, pero la investigación que se desarrolla al respecto ha de encontrar soluciones avanzadas a las necesidades que requiere la s
ociedad del siglo XXI de los nuevos materiales. Ahora ya no basta con que un material resista un peso o una carga determinada, sino que además ha de mejorar su resistencia a las altas temperaturas, a la corrosión, la degradación o al desgaste, por ejemplo. “Lo primero que hacemos es caracterizar los materiales para conocer las causas de su comportamiento y después tratar de mejorar sus propiedades”, explica Elena Gordo. Y es un tema importante, que puede llegar a salvar vidas, como es posible que piense Kubica desde hace unos días. En un coche, por ejemplo, la fricción entre las piezas que se mueven puede provocar un deterioro de las superficies y un desgaste que acarrea una serie de problemas, desde vibraciones hasta un fallo catastrófico, como la rotura de algún elemento. Y eso es lo que tratan de evitar estos investigadores, que se convierten en una suerte de alquimistas modernos que exploran los límites de los materiales para buscar la fórmula científica de nuevos y mejores compuestos.
Profs. Elena Gordo y José Manuel Torralba
Tecnología de polvos
Otro reto que se encuentran los investigadores en esta materia es la fabricación de estos nuevos compuestos. “No basta con encontrar un material que cumpla todas las solicitaciones, sino que también hay que contrastar que se pueda procesar de forma adecuada para su fabricación a nivel industrial”, indica Elena Gordo, que es responsable, junto con José Manuel Torralba, del grupo de investigación en Tecnología de Polvos de la UC3M. Allí tienen experiencia contrastada en servicios integrales de I+D, consultoría, asistencia técnica y formación a medida para optimizar los procesos de fabricación de materiales mediante la tecnología de polvos (o pulvimetalurgia), que permite reducir costes de fabricación. “Con esta tecnología aprovechamos cerca del 99 por ciento de los materiales y no se desecha casi nada, al contrario de lo que ocurre mediante otros métodos de fabricación más comunes”, dice Elena Gordo.
Polvos metálicos
Como su propio nombre indica, todo comienza con una mezcla de polvos, pequeñas partículas de materiales metálicos y cerámicos, por ejemplo, que se combinan con un lubricante y se compactan en una matriz una vez que todo está bien mezclado. De ahí se obtiene ya una pieza, pero ésta es demasiado frágil. Para endurecerla se le aplica un calentamiento, proceso conocido como sinterización, que une las partículas que la componen y reduce los espacios que había entre las mismas. El resultado es una pieza porosa con nuevas propiedades mecánicas, térmicas y estructurales lista para su utilización, aunque a veces se le somete a un proceso de acabado para pulir su superficie o adecuarla a su cometido. “Descrito así parece sencillo, pero hay que tener en cuenta que éste solo es uno de los muchos procesos de fabricación diferentes para este tipo de materiales que existen y que una pequeñísima variación de la temperatura o de la mezcla puede alterar profundamente el resultado”, señala Elena Gordo.
Caracterizar y diseñar materiales nuevos con mejores prestaciones y alto valor añadido implica multitud de horas de trabajo experimental. El grupo de Tecnología de Polvos de la UC3M da fe de ello, porque detrás de sus resultados de investigación se esconde mucha paciencia, constancia y trabajo de laboratorio. Cuentan con algunas patentes interesantes, como aceros sinterizados con alpaca, recubrimientos multifuncionales mediante tecnologías del tipo sol-gel o un proceso de fabricación de piezas metálicas a partir de polvos metálicos empleando resinas acrílicas termoestables como ligante, por citar tres ejemplos. Comprometidos también con la función divulgadora, ahora organizan este curso de verano sobre materiales estructurales para poder compartir con los asistentes el conocimiento de diez expertos a nivel nacional e internacional sobre el tema. Allí se hablará, entre otros muchos aspectos, de los cien hitos de la ciencia e ingeniería de materiales, de las claves del desgaste, de la corrosión o de cómo se emplea la simulación o los nanomateriales en este campo de estudio. Además, los estudiantes de postgrado que acudan (hay becas para su asistencia) tendrán la oportunidad de exponer su tesis doctoral. Quizás alguna de ellas ayude a salvar más vidas que la del polaco Robert Kubica.
Más información:
Curso de verano: Materiales estructurales para las nuevas tecnologías (http://deporwin.uc3m.es/sija/pv2007/ficha_cv.asp?curso=0607PVC07)
Directores: Elena Gordo Orderiz y José Manuel Torralba Castelló
Dónde: campus de Colmenarejo de la UC3M
Cuándo: Segunda semana de julio, del 9 al 13 de julio
Horario: de lunes a viernes de 10:00 a 14:15 (20 horas)
Noticia publicada por la Oficina de Prensa Científica de la Universidad Carlos III de Madrid:
esta bien lo que estan haciende los cientificos de decirnps los nuevo materiales les felicito
perfecto