Los materiales mas fuertes del universo

Micrografía electrónica de la estructura microscópica de
un hueso sano. ECTS Resource Centre.

La conjunción de fortaleza resistencia, con un peso relativamente liviano, es una constante en la naturaleza. Así, tiernos brotes que se abren paso entre las grietas del cemento y la roca terminan partiéndolos al convertirse en árboles lozanos, que en muchos casos soportan vientos capaces de tumbar postes eléctricos y destrozar casas. Por otro lado, la labor de taladrar la madera somete la cabeza del pájaro carpintero a fuerzas tales que harían papilla un cerebro común, y las lanzas y las balas, rebotan en el cuero de los cocodrilos y caimanes.

 

El resultado de la investigación científica ha logrado el desarrollo de maquinaria y materiales mas complejos imitando a la naturaleza, la cual elabora de forma limpia productos que por lo general son resistentes, ligeros y sumamente fuertes.  A este campo de la tecnología se le conoce como “Biomimética”, con un futuro cada vez más prometedor.

 

Aunque suene extraño, los sintéticos son toscos en comparación con los naturales que se hallan en el hombre, los animales y las plantas. Si tomáramos la misma unidad de medida, podría llamarnos la atención que un hueso humano es más fuerte que el propio acero. El secreto consiste en la magnifica ingeniería de su forma. Pero las razones primordiales se remontan a un nivel más profundo: el molecular. Gracias al examen microscópico de estas partes ínfimas, los científicos han aislado las sustancias que aportan a los productos naturales (trátese por ejemplo del hueso o de la seda) su fortaleza y levedad. Podemos citar, así, una proteína fibrosa que se encuentra en nuestros propios tejidos corporales: el colágeno.



Colagene structure. bellcohl3.com



El colágeno es la base de los materiales compuestos que entre otros aportan fortaleza a la piel, los intestinos, los cartílagos, tendones, huesos y pulpa dental y cabe mencionar que entre los elementos estructurales mas avanzados que conocemos figuran los elaborados a partir del colágeno: la cinta adhesiva, la gelatina para consumo humano, ciertos tipos de papel...

 



Con todo, también existen materiales artificiales creados por la mano del hombre que, en su afán por imitar la resistencia de los materiales biológicos, pueden dar el pego como tal. El compuesto sintético basado en fibra de grafito o de carbono, en comparación con el potencial del colágeno, aunque no tan espectacular, se sitúa entre los diez logros mas destacados de la ingeniería de los últimos veinticinco años. Sus beneficios se ven reflejados en el uso en aplicaciones de artículos deportivos, automóviles de Formula 1, yates y miembros ortopédicos ligeros, por citar tan solo unos pocos.

 



Web spider. Discoverychannel.com

Es así como ahora se puede obtener una lista de los materiales mas resistentes del planeta al servicio de la Humanidad. El que se lleva la palma es la seda de la araña, ya que, además de ser 5 veces mas fuerte que el acero, es sumamente elástica, una combinación nada frecuente en los materiales y que la hace sumamente valiosa. Llegando a estirarse un 30% mas que el nilón mas elástico. Según la revista Science News, una telaraña con forma de una red de pesca podría atrapar un avión de pasajeros. Tan solo por señalar, existen dos especies de arañas que producen siete variedades de hilo: el uso que se le podría dar al imitar la prodigiosa forma en que las arañas producen su seda mejoraría enormemente la forma en la que hoy en día se producen suturas en el área médica, ligamentos artificiales, cables para la construcción más livianos, telas a prueba de balas...

 

Entre los materiales naturales de origen mineral que podemos citar por su dureza y su aplicación práctica en la vida cotidiana está, sin duda, el diamante, que cuenta con la habilidad de evitar ser rayado (a no ser que lo rayes con otro diamante) y cuyo uso es muy variado, predominando en lijas, puntas de taladro, serruchos para cortar y elementos para pulir.

 

Dentro del campo armamentístico se encuentra el carburo de silicio, esta cerámica es encontrada en meteoritos en pequeñas cantidades y que aquí, en la Tierra, ha llegado a ser producida a nivel comercial. Este producto se compara en gran medida a la dureza del diamante pero sobrepasa en mucho a su resistencia. Se utiliza en maquinas rectificadoras, en lijas, discos de frenado, entre otras aplicaciones. Es de hecho la base del blindaje de tanques de guerra, tan efectivo es que ningún tanque británico retador fue destruido en la operación Tormenta del Desierto.

 

Otro ejemplo menos conocido es el acero martensítico, una aleación (mezcla de metales) tratado con un proceso de calor que lo hace muy fuerte y resistente. Este material tiene la habilidad de recibir y absorber mucha energía antes de que se llegue a deformar e incluso aunque se llegara a fracturar, no se rompería inmediatamente. Este material ya es usado en motores de alto desempeño y principalmente en aplicaciones aerospaciales.

 

Hablando de materiales compuestos (amalgamas sólidas, constituidas por dos o más sustancias que superan por sus propiedades a los ingredientes originales), hoy existen muchos que cumplen una función primordial en la vida cotidiana. Por ejemplo, la fibra de vidrio, que la encontramos en automóviles último modelo, embarcaciones, artículos deportivos, de cocina etc. Para elaborarla, se introducen finos filamentos de vidrio en una matriz de plástico de consistencia líquida o gelatinosa. Al endurecerse el polímero que conforma el plástico y atrapar el vidrio, se obtiene un producto ligero, fuerte y flexible. Cuando se varían el tipo de fibra y la matriz, se diversifica enormemente la cantidad de materiales compuestos obtenibles.

 

En los últimos años, el más sonado ha sido el grafeno, por el que sus descubridores se llevaron el premio Nobel de Física en 2010. Este material es el material eléctrico mas delgado jamás inventado y consiste de una capa de átomos de carbón con tal solo el grosor de un átomo; los átomos están acomodados de manera que siguen un patrón hexagonal pesando una increíble cantidad de solo 77 gramos por metro cuadrado. Su ligereza no le demerita en resistencia ya que es 100 veces mas fuerte que el acero de el mismo grosor, conduce tanto calor como electricidad incluso mejor que el cobre y cuenta con unas sorprendentes propiedades ópticas y mecánicas. Si se pudiera producir en una escala industrial, revolucionaria los campos de la electrónica y del textil.  Recientemente, en el 2013, la Unión Europea otorgó a la compañía Nokia (Finlandia) con una suma de 1. 3 mil millones de dólares para la investigación y desarrollo de la comercialización de este material con fines a un desarrollo y aplicación en los sistemas computacionales.

 

Otras de las cualidades del grafeno es que es anticorrosivo y altamente conductor, aminorando con esta combinación la velocidad con la que los efectos electromecánicos reaccionan en el proceso de la oxidación. En el área de los aparatos electrónicos, un usuario de una laptop puede disfrutar de su equipo de hasta un máximo de 10 horas de uso continuo antes de tener que conectarse al tomacorriente. Con el uso de placas capacitoras o supercapacitoras basadas en grafeno, éstas serian capaces de almacenar mucha mas energía que las baterías conocidas hasta el momento y que a su vez podrían durar con un ciclo ininterrumpido por días sin falla.

 

Esta lista podría continuar con otros materiales como las súper-aleaciones basadas en níquel, los compuestos carbon/carbón, y la fibra Spectra pero estos podrán ser material para quizás un segundo articulo al respecto (o parea un blog entero).  Estos materiales naturales y sintéticos, en definitiva, benefician y hasta han inspirado al hombre para seguir avanzando en la creación de más y mejores tecnologías en el ámbito cotidiano. También lo han hecho en el mundo de la fantasía: aleaciones de diversos materiales dan vida y personalidad a personajes fantásticos ídolos de muchos, como tan solo por citar algunos el vibranium y adamantium, usados para crear el escudo del Capitán América; el carbonadium, material con el que esta cubierto Omega Red; el feminum/amazonium, que compone los brazaletes y toda la armadura de la Mujer Maravilla y el illium, material del cual está construida la Fortaleza de la Soledad, guarida de Superman. Pero hablando de materiales, éstos ya son harina de otro costal. Como dicen por ahí, al final, la realidad siempre acaba superando a la ficción.

 

 

FUENTES Y REFERENCIAS

• BENYUS, J. (2002) Biomimicry: Inspiration inspired by Nature. HarperCollins Publichers.
• Discovery Channel. (2015). Discovery Tech. Retrieved from http://news.discovery.com/tech/nanotechnology/top-10-uses-worlds-strongest-material-130212.htm  
• GATES, P. (1999). Wild Technology. Kingfisher.
• Web spiders. (n.d.). Science News .
• Discovery Channel. 2005. To 10 uses for the world's strongest material

De la inteligencia biológica a la artificial

Ser Inteligente.

    Todos sabemos más o menos que significa ser inteligente,  no obstante encontrar una definición satisfactoria para todos ha sido una ardua tarea histórica. En todo caso, para los fines de esta lectura acordemos la siguiente definición: es la capacidad de percibir información,  entenderla, comprenderla y asimilarla, generando nueva información capaz de resolver problemas.

    Quizás se estará preguntando ¿soy inteligente?, ¿qué tan inteligente soy? Le aseguro qué usted es inteligente, ya que se encuentra leyendo esta información, la va comprendiendo y va generando su propia conclusión, aunque no esté consciente de ello, cumple con la definición propuesta. Ahora bien, ser inteligente no necesariamente es ser genio, un nivel de inteligencia es genial cuando el proceso de percibir la información y generar nueva información es eficaz y eficiente, y en consecuencia los problemas se resuelven de manera más expedita.  Por lo tanto usted seguramente es inteligente pero quizás no es un genio.

Individuos y especies Inteligentes.

     El registro del avance científico ha permitido transmitir conocimiento de una generación a la siguiente, dando paso al progreso en la comprensión de nueva información utilizada para resolver problemas. Somos individuos inteligentes; pero esa transmisión del conocimiento de una generación a la siguiente, provoca que nuestra inteligencia como individuo trascienda a nuestra especie. Podemos decir que un gato callejero es muy inteligente, debido a su capacidad de percibir su entorno, tomar decisiones con esa información y resolver problemas como su alimentación y reproducción. No obstante, solo puede transmitir información genética a sus descendientes, por lo tanto como especie no es capaz de transmitir experiencia que pueda generar nueva información en las siguientes generaciones. Aunque en cierta medida si puede enseñar a sus descendientes lo que haya aprendido por medio de su experiencia. No obstante, la especie humana de alguna manera se libró de esa atadura al no tener ningún tipo de limitación para transmitir conocimientos  experiencias a las nuevas generaciones. Eso nos hace una especie inteligente.

¿Qué pasará con mis cuentas en internet cuando muera?

Una vez leí una frase que decía algo así como: “Tengo tres vidas: la que mis amigos dicen que tengo, la que mi madre cree que tengo, y la que en realidad tengo”. Hoy en día con la normalización del uso de internet para realizar cualquier operación, yo añadiría una cuarta vida: “la que internet muestra que tengo”. Y es que ahora, nuestra vida en la red es casi tan importante (o a veces incluso más) que nuestra vida real.

Si bien es cierto que a nadie le gusta pensar en su muerte, también lo es que, al menos que sepamos, no hay nadie inmortal. Ya de por sí, pensar en un buen momento para realizar el testamento es difícil. Así que, ¿quién ha pensado alguna vez en un testamento “digital”? La comúnmente llamada “huella digital”, que viene a ser toda la información sobre nosotros que circula por internet en nuestros perfiles sociales y cuentas abiertas en cualquier página, no es algo que consideremos muy serio. Sin embargo, y aunque nadie las lea, todas estas páginas tienen políticas de privacidad y protección de datos, políticas legales, y muchas otras que están ahí por algo. Así que no, no esperéis que estas redes os proporcionen la cuenta de alguien para eliminarla simplemente porque haya fallecido. Veamos qué podemos hacer…

Algunas redes sociales cuentan con una herramienta o procedimiento específicos para estas ocasiones, especialmente después de algunos casos como el de la familia de un militar estadounidense fallecido en Irak que quería acceder al correo del difunto para recuperar  sus últimos mensajes y fotos. En este caso, un juez estadounidense les dio la razón en 2005 pero sólo después de un largo conflicto con Yahoo!

GOOGLE

Cuenta con una de las herramientas más fáciles y novedosas en este aspecto desde abril de 2013. Se trata del ‘Gestor de cuentas inactivas’ al que puedes acceder desde la configuración de tu cuenta. Este gestor te permite configurar un periodo de inactividad de tres, seis, nueve o doce meses, después de los cuales se enviarán alertas a tu teléfono móvil (que debes añadir) y a 10 contactos que tú decidas (a indicar en el mismo gestor) para que confirmen tu muerte. Además, puedes elegir qué pasará con tus cuentas de Google, es decir, si serán eliminadas o si compartirás todos esos datos con un amigo o alguien de confianza.

Drones: la nueva era tecnológica

Quizás hayas escuchado hablar de ellos o quizás los identifiques con épicas batallas intergalácticas. En cualquier caso, te conviene estar al tanto de cómo funciona esta nueva tecnología, que puede que muy pronto se cuele en nuestro día a día. ¿Conoces esos pequeños helicópteros radio-control que venden en las jugueterías? Pues el funcionamiento de un dron es parecido, sólo que mucho más sofisticado y preciso.

Dibujo de Beatriz Zazo Luengo

¿Toma usted multivitamínicos?

Si toma usted multivitamínicos sin receta médica, quizás le interese leer este artículo, pues las píldoras o tabletas multivitamínicas no son tan beneficiosas como se pintan en anuncios televisivos y propagandas, sino que aparte de tener un efecto insignificante en su cuerpo, aunque sí en su cartera, pueden llegar a ser perjudiciales para su salud.

En 1999 La Gaceta Sanitaria realizó una investigación centrada en la población adulta española y los datos reflejaron que el 5,2% de mujeres y el 1,7% de hombres consumían suplementos multivitamínicos y minerales. Diez años después, nuestra ingesta de dichos suplementos aumentó de forma considerable, tanto es así que el antiguo 5,2% para las mujeres se convirtió en un 8,5% y el consumo de los hombres aumentó hacia el 4%, según los datos recogidos en la revista “European Journal of Clinical Nutrition”. Aunque el consumo de multivitamínicos va en aumento, siempre nos quedará el consuelo de que nuestros datos son insignificantes en comparación con los de Estados Unidos, donde cerca del 40% de la población consume estos suplementos alimenticios.

Pero que nuestro consumo sea menor no significa que deje de ser preocupante, pues refleja que ese tanto por ciento de la población española o tiene una mala alimentación y por eso decide equilibrarla con estos suplementos, o piensa que ingiriendo este producto ya no es necesario tomar frutas y verduras.

Lanzamos ahora la siguiente pregunta: ¿Es posible que un solo suplemento diario proporcione los mismos beneficios de tomar fruta de forma recurrente? ¿Es posible que una sola pastilla pueda tener suficientes vitaminas y minerales para hacer que tu alimentación sea saludable y equilibrada?

Sobre satélites y otros trastos

Como es evidente, Internet ha significado una verdadera revolución; lo que yo llamo “el Nuevo Mundo” del siglo XXI. Mediante esta maravillosa herramienta, podemos acceder a tantísima información, que no la acabaríamos nunca. Hace un par de días me choqué con la palabra GLONASS, y ahí estaba el pretexto para una nueva entrada, que es la que leeréis ahora mismo…

Podríamos decir que el siglo XX, dejando de lado todas las guerras que ha sufrido, viene marcado por la carrera espacial y la “conquista” del espacio por parte del ser humano. Pero hoy no hablaremos de lunas ni de cohetes, no. Hoy hablaremos sobre satélites y otros trastos.

El primer satélite artificial de la historia lanzado al espacio fue obra de los soviéticos, el famoso Sputnik1, el 4 de octubre de 1957. El Sputnik era monitorizado mediante la observación del efecto Doppler (control de un objeto mirando el cambio de frecuencia de la onda que produce al moverse). Fue entonces cuando la armada estadounidense se dio cuenta de que se podía hacer esto a escala mayor y, aplicando esta misma tecnología a los sistemas de navegación de sus barcos y submarinos, surgió el sistema TRANSIT, en 1964. Este sistema se mejoró durante las tres siguientes décadas y a partir de 1995, bajo el nombre de NAVSTAR GPS, funciona ya toda la constelación de satélites americanos. ¿A quién no le suena el Global Positioning System (GPS)?

Superconductores: la raya que separa la ciencia de la ficción

Al protagonista del film de James Cameron “Avatar”, le oímos explicar someramente la hipótesis científica en la que se basa la levitación magnética o flotación de las famosas Montañas Aleluya de Pandora (luna del gigante gaseoso Polifemo). Montañas que, aunque Rob Powers (supervisor del departamento artístico de la película) afirme que se inspiró en Ashville (Carolina del Norte), nos recuerdan mucho a las Columnas del Cielo del Sur, en el parque nacional del Bosque de Zhangjiajie, en la provincia china de Hunan.