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Los seis materiales del futuro Por: Dirkarc Bell

Introducción Desde el inicio de la civilización, los materiales han marcado la pauta para el avance de ésta, de tal modo que no reconocer la importancia de los materiales en nuestra vida, sería estar olvidando el progreso y la evolución del ser humano hacia las nuevas civilizaciones. Tras acción y error el hombre ha aprendido a mejorar los materiales que componen su sociedad y su vida, dándole más velocidad, resistencia, y logrando llevar su concepción del mundo más allá de lo que alguna vez había llegado a imaginar, época del hierro y el acero, hasta los rascacielos y nanotecnología, los materiales han sido la base del progreso, el estudio y la evolución del hombre. Evolución que ha tenido un trasfondo ecológico el cual tampoco sería sabio ignorar, como todo equilibrio se necesita del sacrificio de algo para lograr algo, pero ¿hasta qué punto estamos realmente perdiendo? ¿en realidad lo que sacrificamos justifica el verdadero progreso de la humanidad, o el progreso del incansable hambre consumista?

Es ahí donde estas preguntas nos conllevan a ir más allá del conocimiento de los materiales, sino las consecuencias de los mismos, no tanto consecuencias monetarias como aquellas que están devastando nuestro planeta, nuestro hogar, es allí donde la conciencia colectiva logra avanzar y llevarnos hacia un análisis profundo de las nuevas propuestas de este nuevo mundo civilizado. Este año podemos comenzar a divisar las nuevas propuestas e innovaciones en el campo de los materiales arquitectónicos, donde encontraremos bastantes características interesantes y ver las tendencias hacia donde se dirige la tecnología a la aplicación de los materiales. Concreto que se autosana y más ecológico

Concreto que se autosana y más ecológico El concreto es considerado uno de los materiales más influyentes en los últimos años, gracias a sus características de dureza, durabilidad, y economía, es uno de los materiales más famosos y utilizados hoy en día para construcciones y arquitectura.

Dirkarc Bell, [email protected] Estudiante del Programa de Diseño Industrial Facultad de Diseño, Imagen y Comunicación Universidad El Bosque Trabajo realizado en la asignatura Materiales y Procesos IV Docente: Jorge Alberto Sarmiento O’Meara

Revista MasD (ISSN 2027-095X) N°14, Vol. 8, Año de 2014.

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Pero el concreto con su composición de agua, cemento, y otros agregados puede llegar a cambiar sus propiedades finales las cuales arquitectos buscan en su orden de composición para llevar acabo las especificaciones de sus proyectos. El cemento escogido por su alta resistencia a la compresión, es utilizado en estructuras, pero desafortunadamente también presenta una baja resistencia a la tensión, pero con refuerzos en acero y otros materiales esta propiedad es compensada. Pero aun así el concreto relativamente económico contiene un sistema de producción el cual es nocivo para el medio ambiente por su gran producción de co2, ya que para su producción se necesita el tratamiento de materiales crudos que son trabajados a 1,500 ºc lo cual es un factor determinante en su creación y la creación de co2. Pero desechos industriales pueden llegar a cambiar la balanza en la creación del concreto, cenizas volátiles, escorias de alto horno, y humo de sílice. Cenizas volátiles un desecho del proceso de combustión de carbón, puede llegar a reemplazar desde el 35% hasta el 75% de cemento en la mezcla del concreto, puede reducir el uso de agua en la creación del concreto, lo cual lo hace resistente a químicos y reduce la permeabilidad de su matriz. (Henk M. Jonkers Ph.D, 2007) Así podemos encontrar otras tecnologías que aún no están en el mercado, pero que pronto entraran el campo de la innovación, y es la aplicación de bacterias productoras de piedra caliza en la composición del concreto el cual ayudara a mejorar la duración y resistencia al agua, así esta bacteria sanaría las grietas del concreto creadas por la exposición al sol y agua de este. Este material está planificado para ser lanzado en los próximos dos o tres años al mercado y ayudaría a reutilizar esos desechos industriales para que no terminen en nuestras tierras ni mares, sino siendo reutilizados en un proceso posterior.

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Figura 1: Una grieta a lo largo de la chimenea de La Tourette, de Le Corbusier, muestra el reto principal del uso del concreto para los arquitectos modernos. Fuente: Baltanas, 2005.

Nanomateriales En la actualidad, nanotecnología es un término que se aplica en varios campos de todas las disciplinas, tecnología, medicina, robótica, y también arquitectura, impulsando el avance de esta hacia límites aun no previstos donde antes se consideraban imposibles. Nanotecnología como nanotubos de carbón (CNTs), combinada con un concreto ultra resistente crea un material extremadamente resistente en dos temas importantes para el concreto que es la compresión y la tensión, haciendo que las barras de acero ya no sean necesarias, agilizando y economizando el proceso del concreto, así como también reduciendo la demanda de acero el cual reduciría directamenteel uso de la minera y sus consecuencias en el planeta, pero aparte del concreto, también se podrían crear materiales ultra livianos conservando su resistencia, y también siendo incluido en materiales autorreparables.

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El material ultra liviano pero a la vez ultra resistente y fuerte, maneja en su estructura, dejando un 99% de aire en su estructura y lo demás a la parte física. Un cambio formal el cual se podría comparar por dos mega estructuras en el planeta, una de ellas la gran pirámide de giza y la segunda la torre Eiffel. La gran pirámide de giza tiene como altura 174 metros y pesa 10 megatones. La torre Eiffel, es el doble de alta que la pirámide y pesa solo 5.5 kilotones, lo cual la hace 1818 veces más liviana. Este avance se hace posible gracias al “diseño jerárquico”, el cual implementa una estructura más liviana y más resistente, pero eso aplicado a una estructura microscópica de un material el cual podría ser diseñado con este “diseño jerárquico”, para ser más alto y resistente, o enfocado en la resistencia al peso u otras características más las cuales no afectarían su composición física y normalmente se vería como una lámina de concreto, pero en su estructura es diferente, haciéndolo más liviano, más fuerte y con aplicaciones dentro de la estructura molecular del material. Con estas características, este tipo de material reduciría drásticamente el uso de combustibles fósiles y haría más amigable las grandes maravillas del mundo en cuanto a arquitectura con el ambiente y sería una innovación maravillosa en el mundo de la ciencia, dejando la puerta abierta hacia el diseño que aun hoy en día es inconcebible.

Innovación en paneles solares La nanotecnología hasta el momento se ha expandido a casi todos los tipos de estudios científicos del mundo, y también ha tocado tecnologías como la energía solar, dándole el toque mágico para hacerlo mejor. Los paneles solares también han tendido una transformación con el manejo de nanotecnología en ellos, el estudio se hizo en torno a mejorar la eficiencia de estos, introduciendo una gran cantidad de celdas solares en un solo panel solar. Esto haciendo que esta tecnología comience a ser competitiva económicamente y poniéndolo a competir como una fuente alternativa de energía en comparación de los combustibles fósiles. Pero la exploración no va hasta ahí, otros estudios designan células solares sensibilizadas por tinte (DSSCs) y tinta de silicio de DuPont. Las DSSCs, son celdas solares más económicas en un 15% que las convencionales las cuales toman la electricidad del sol e imitan el proceso natural de fotosíntesis en las plantas, son celdas hechas a bajas temperaturas, trabajan con poca luz, su color es transparente y son flexibles a la hora de ser impresas en superficies. Pero el secreto de estas celdas está en el material colorante llamado perovskita para la recolección de energía, este se sitúa en una película nanoporosa de dióxido de titanio dentro de las celdas solares. Con la mejora de estos componentes, se ha logrado que estas celdas solares funcionen en días nublados, y haciéndolo demasiado económico para producirlo. La perovskita es un material prometedor en cuanto al tema de energía, abundante en minerales y piedras alrededor del mundo, su nombre proviene de una familia completa de cerámicos que son utilizados en múltiples tecnologías hoy en día, su creador, el profesor Michael Graetzel del politécnico federal de Luisiana(EPFL).

Figura 2: Mega ciudad piramidal, concepto hecho por “the shimizu” para Tokio, es un proyecto a futuro de una ciudadela que sería completado con la ayuda de nanotubos de carbón. Fuente: thep3acemaker, 2012

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La perovskita es utilizada en baterías recargables, como sensor magnético, pastillas de micrófono, en microchips,

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e incluso en iluminación a gas, es un material del cual los inventos abundan.

y remplazarlo por aire, el cual ocupa el 99.8 por ciento del producto final. Algunos de los aerogel tienen una densidad más baja de .001 gramos por centímetro cubico (.0005 onzas por pulgada cubica). Y su propiedad de aislante se da gracias a que anula tres procesos de transferencia de calor: conducción, radiación, y convección.” (Thermablok, 2011)

Figura 3: Con una tecnología en paneles solares, no habría necesidad de tener tantos como en el estadio nacional de Kaohsiung - Taiwán, para darle energía a la construcción completa. Fuente: Solar-powered ‘dragon’ stadium is world’s first to supply all its power needs from the sun

Aislamiento de aerogel Desarrollado por la NASA, el aerogel es uno de los materiales más innovadores de los últimos años, rompiendo con varios records mundiales Guinness, tiene como propiedades el segundo material más ligero del mundo, y el aislante que está rompiendo las barreras de lo que se conoce, a tan nivel de tener futura presentación comercial en diseños residenciales y usos comerciales, presentado como thermablock. Thermablock un producto desarrollado por la nasa, es un producto el cual está conformado por aerogel, el mejor aislante del mundo, aun así su es muy frágil en estado puro, lo cual con una fibra especifica se implementa una mejor compresión y pasa a ser flexible y resistente a la compresión sin perder su impresionante propiedad de aislamiento. Actualmente está disponible en la industria de construcción en medidas de 3/8 de pulgada por 11/2 de pulgada (6.25 mm x 38mm), una sola tira en un revestimiento de drywall, es suficiente para aislar el frio o el calor de aquella pared y para una mejor presentación thermablock utiliza sílice amorfa lo cual lo hace sano para el medio ambiente y reciclable. “Aerogel es una sustancia a base de sílice que consiste en una red dendrítica floja del átomo de sílice. La manufactura del aerogel consiste en remover el líquido de sílice alcogel

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Figura 4: Aerogel, un nuevo material el cual por sus propiedades aislantes y sus características físicas, podría estar redefiniendo el vidrio. Fuente: Wikimedia Commons

Sudoracion de tejados Investigaciones hechas en ETH Zúrich, desarrollaron un material el cual cuando llueve el agua se aposa allí hasta llegar el momento de que el calor lo haga evaporarse y bañe por consiguiente el edificio, basándose en el sistema de Sudoracion del cuerpo humano. Esto se da gracias a un tipo de estera la cual realiza las acciones anteriores permitiendo reducir el uso de electricidad para mantener la temperatura de los edificios y su interior en días de intenso verano. Esta estera ésta compuesta por un polímero con abreviación PNIPAM, el cual está protegido por una membrana permeable, permitiendo que cuando llueva el agua se quede en la estera que cubre los tejados, cuando el calor sube los 32 grados centígrados con luz solar directa, esto reduciendo el uso de aire acondicionado y más electricidad para este tipo de problemas, haciendo este material más confiable y amigable con el medio ambiente.

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Repelente de gérmenes Aparte de la ubicación dentro de los hospitales, los cuales resguardan una cantidad gigantesca de gérmenes, un grupo de estudiantes de Harvard está desarrollando un sistema de cobertura para paredes el cual permite que la bacteria que se adhiere a ella se deslice hasta cierto punto donde puede ser limpiada o expulsada de manera inmediata, así como también tendría propiedades que le permitirían no aguardar polvo, no ser ralladas por ningún tipo de tinta, lo cual superaría el mercado de interiores y seria llevado también a los exteriores. Es allí a donde con este tipo de avances, podemos concluir que el medioambiente puede ir de la mano con el avance, que no es necesario destruir la tierra para lograr cumplir nuestros sueños como raza, que más allá de los intereses económicos, existen formas directas de economizar y volver más accesible al mundo medios y bases como son los materiales, lo que algún día fueron un trampolín para llegar a lo que somos ahora, estos y más desarrollos podrían ser la mano que no permita nuestra extinción ni la de nuestro planeta.

Figura 5: Este hospital en Rwanda tiene una arquitectura el cual ayuda a prevenir el esparcimiento de enfermedades. Fuente: MASS Design Group

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Referencias Baltanas, j. (2005). Walking through Le Corbusier: A Tour of His Masterworks, Thames & Hudson. Gargavenko, A. (enero 28 2014). “Materials of the future: 7 amazing trends for 2014 and beyond”. Architizer, 1/1(1/1) Greer, Julia (2014): Hierarchical desing. Youtube.com: https://www.youtube.com/watch?v=8fRuHGPdDoE Jonkers, H. M. (2008). “Self healing concrete: a biological approach”. In Self Healing Materials (pp. 195-204). Springer Netherlands. Redfern, S. (2013): New crystals yield solar power breahthrough. Bbc News - Sci/Enviroment Rotzetter, A. C. C. ; Schumacher, C. M.; Bubenhofer, S. B.; Grass, R. N.; Gerber, L. C.; Zeltner, M.; Stark, W. J. (2012). “Thermoresponsive Polymer Induced Sweating Surfaces as an Efficient Way to Passively Cool Buildings”, Advanced materials 24 (39), pp. 5352–5356. Thep3acemaker (2012): Shimizu - megapyramid. Youtube. com: https://www.youtube.com/watch?v=aS2ob2wAnmU Thermablok (2011) Thermablok aerogel insulation. http:// www.thermablok.com/

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