Conoce a los 5 materiales innovadores que estarán presentes en gran parte de los productos del futuro. ¿Qué esperas?
Tabla de contenido
- 1. Aerogel de sílice
- 2. Nanocintas de fosforeno
- 3. Oro negro
- 4. Estructuras Compuestas Inteligentes
- 5. Otros materiales 2D: grafeno, borofeno y estanese
- Más de Tecnología
- ¿Los robots aprenden o simplemente están programados?
- Cómo escribir un plan de negocios para su empresa de soldadura
- ¿Cómo se utiliza la tecnología para abordar el cambio climático?
- Cómo escribir un plan de negocios para su empresa de mecanizado
- ¿Qué necesita saber legalmente antes de iniciar su propio negocio?
- Cómo convertir su pasatiempo en un ajetreo secundario de comercio electrónico
¿Qué material permitirá a la humanidad construir asentamientos cálidos a prueba de rayos ultravioleta cerca de los casquetes polares marcianos? ¿Qué materiales 2D se utilizarán para construir un ascensor al espacio? ¿Por qué algún día Silicon Valley podría ser conocido como “Tin Valley”? ¿Cuál es el nuevo oro negro?
Exploremos los maravillosos materiales del futuro.
1. Aerogel de sílice
Descrito como “extraño y fantasmal “este material es en realidad un sólido a pesar de tener un 99,98 % de aire. Fabricado mediante la succión del líquido del gel con un secador supercrítico, el aerogel consta de bolsas de aire que lo hacen ultraligero y capaz de atrapar el calor. Los entusiastas de Marte creen que se podría usar aerogel de sílice para construir asentamientos (cúpulas) cerca de los casquetes polares del planeta rojo donde atraparán el calor, derretirán el hielo polar en agua utilizable y bloquearán la dañina radiación ultravioleta mientras permiten el paso de la luz visible. El material no pesa casi nada, lo que facilitará el transporte. a Marte (aunque es voluminoso).
2. Nanocintas de fosforeno
El descubrimiento accidental de nanocintas de fosforeno a principios de este año tiene a todos los que trabajan en el campo de la tecnología de baterías alborotados. Su estructura corrugada significa que los iones cargados en vehículos eléctricos, aviones y baterías solares podrían moverse hasta 1000 veces más rápido, lo que lleva a una disminución en el tiempo de carga y un aumento del 50 % en la capacidad de la batería. También podría significar una transición de iones de litio difíciles de obtener a abundantes iones de sodio.
Las “cintas maravillosas” tienen un átomo de espesor y 100 átomos de ancho, pero hasta 100,000 átomos de largo. Son uniformes pero manipulables, lo que significa que sus propiedades (como la conductividad eléctrica) se pueden ajustar. Su flexibilidad significa que se pueden torcer y pueden seguir perfectamente los contornos de las superficies.
Otras aplicaciones potenciales incluyen:
- Dispositivos electrónicos más pequeños y rápidos
- Células solares de alta eficiencia
- Tejidos portátiles que convierten el calor residual en electricidad
- Producción de combustible de hidrógeno barato
3. Oro negro
Científicos de la India Instituto Tata de Investigación Fundamental han descubierto el “oro negro”. En este caso, el término no se refiere al petróleo o al petróleo, sino a un nuevo material creado al reorganizar el tamaño y los espacios entre las nanopartículas de oro. El nuevo material puede absorber dióxido de carbono y toda la región visible e infrarroja cercana de la luz solar.
Las aplicaciones potenciales incluyen:
- Fotosíntesis artificial (capturar dióxido de carbono y convertirlo en combustible)
- Cosecha de energía solar
- Desalación de agua de mar
4. Estructuras Compuestas Inteligentes
El Puente de Londres nunca se habría caído si los isabelinos hubieran sabido acerca de las estructuras compuestas inteligentes basadas en fibra óptica.
Un cambio de juego en términos de ingeniería de construcción y seguridad de aeronaves, esta tecnología implica la incrustación de sensores de fibra óptica dentro de los materiales compuestos avanzados. Estos sensores, conocidos como sistema de monitoreo de integridad estructural de fibra óptica y sistema de evaluación de daños de fibra óptica, pueden medir e informar sobre la tensión interna o detectar emisiones acústicas inducidas por carga dentro de estructuras compuestas. El método más efectivo para crear materiales con sensores incorporados es integrar una red de sensores dentro de una película de poliimida como una “capa de sensor de fibra óptica”, y luego incrustar esa capa en el material compuesto.
Si bien en el pasado se han incluido sensores en la construcción de piezas y edificios de aeronaves, esto ha llevado a problemas con la concentración de estrés porque no han sido “incrustados” en el sentido de ser parte del material mismo.
5. Otros materiales 2D: grafeno, borofeno y estanese
Grafeno
¿Recuerdas cuando estabas en la escuela y aprendiste por primera vez que las hormigas puede levantar hasta 50 veces su peso corporal? En el mundo de los materiales avanzados, el grafeno derivado del carbono supera incluso al insecto más fuerte en términos de fuerza proporcional.
Con una masa superficial de 0,763 mg por metro cuadrado, la densidad del grafeno es solo el 5 % de la del acero, pero en proporción a su grosor, es de 100 a 200 veces más fuerte que el acero, lo que lo convierte en un candidato para el material que finalmente se utilizará. para construir el tan cacareado ascensor espacial. Otras propiedades útiles incluyen conductividad muy eficiente del calor y la electricidad, casi transparencia y gran diamagnetismo no lineal.
Las aplicaciones previstas para este material incluyen:
- Células solares
- Baterías
- Chips de ordenador
- Filtros de agua
- secuencia ADN
- transistores
- Almacenamiento de datos
- Diodos emisores de luz (LED)
- Pantallas táctiles para dispositivos inteligentes, incluidos los teléfonos inteligentes
- Uso dentro de materiales compuestos (para aeronaves y como sustituto del acero en la construcción)
El grafeno generalmente toma la forma de polvo o se dispersa en una matriz polimérica, lo que lo hace adecuado para compuestos avanzados, pinturas, lubricantes, aceites, materiales para impresoras 3D, capacitores y baterías. A mediados de 2019, investigadores de la Universidad de Rochester y la Universidad Tecnológica de Delft de los Países Bajos anunciaron una forma de producir grafeno en masa a escala utilizando bacterias.
Borofeno
Para la próxima generación de tecnologías avanzadas, como baterías EV, computadoras cuánticas, se requerirán materiales más pequeños, más fuertes y más flexibles. Ahí es donde entra el borofeno.
Derivado del elemento boro, el borofeno tiene solo un átomo de espesor y los científicos lo consideran dos veces más fuerte y más flexible que el grafeno. Es un superconductor y un buen conductor del calor y la electricidad. Sin embargo, a diferencia del grafeno, los investigadores luchan por producir borofeno a escala. El material también es caro y difícil de manejar.
Aplicaciones potenciales incluir:
- baterías de iones de litio más potentes
- almacenamiento de hidrógeno
- electrónica flexible
- Computadoras cuánticas de próxima generación, dispositivos portátiles y sensores de biomoléculas.
Estaneno
Con la aparición del estanino, un material maravilloso (también conocido como 2D-Tin), es posible que Silicon Valley podría algún día llamarse Tin Valley en cambio.
Al igual que el grafeno y el borofeno, el estaneno se compone de átomos dispuestos en una sola capa hexagonal, pero se deriva del estaño en lugar del carbono o el boro. Se ha encontrado que conduce la electricidad con una eficiencia del 100 % y es un aislante topológico. Sin calor generado que limite el rendimiento, el estaneno podría revolucionar los circuitos integrados (microchips) para crear computadoras más rápidas, más pequeñas y con mayor eficiencia energética. Los investigadores de Stanford esperan que la estanina se utilice cada vez más en estructuras de circuitos y reemplace al silicio en el corazón de los transistores.
Crédito de la imagen: Cortesía de MaterialDistrict