Nuevos materiales en el espacio




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fecha de publicación10.01.2016
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Líquidos supercongelados


Evitando la congelación normal, se puede conseguir que un líquido se transforme en distintas clases de sólidos. En la congelación normal, las moléculas del líquido se colocan ordenadamente en una red cristalina, como soldados en formación. Es así como se forman el hielo, los metales normales, y de hecho la mayoría de los sólidos. Los líquidos supercongelados se solidifican de forma diferente. Con el enfriamiento, se espesan y eventualmente dejan de fluir. El resultado es un vidrio.

Existe un gran potencial para los productos desarrollados a partir de los líquidos supercongelados, pero son muy difíciles de fabricar ya que son delicados e inestables. El líquido tiende desesperadamente a cristalizarse como un sólido normal. Todo lo que necesita es un lugar donde comenzar la cristalización –tal como la superficie cristalina de la pared de un contenedor o hasta una mota de polvo– y el líquido de pronto se congelará en un sólido.

A


14. Una muestra de los objetos que los fabricantes pueden mejorar usando fluidos supercongelados. Imagen cortesía Liquidmetal Technologies.
pesar de las dificultades, fabricantes en tierra han conseguido hacer algunos productos a partir de estos líquidos: componentes de computadores, palos de golf, raquetas de tenis, cuchillos, esquíes, cascos, etc. (ver figura 14). Estos productos son sólo el principio. Cuando los ingenieros aprendan más acerca de la física básica y propiedades de los fluidos supercongelados, podrán mejorarlos aun más. Es aquí donde los experimentos espaciales jugarán un papel preponderante y se está realizando un esfuerzo importante. Ello es debido a que en caída libre es posible estudiar los fluidos sin mantenerlos en contenedores que podrían catalizar cristalizaciones prematuras.

Cerámicas


R


15. Plato de cerámica. Foto: autores
ecientemente nos hemos visto invadidos por una serie de nuevos materiales como el Kevlar, la fibra de carbón, compósitos de carbón, superconductores, zirconia, etc. La gran mayoría de estos materiales se pueden considerar como materiales cerámicos y que por lo tanto en nuestra mente, acostumbrada al concepto cerámica –como son nuestras vajillas, jarros, etc. (ver foto 15)–, sinónimo de frágil y mal conductor, tanto del calor como de la electricidad, no concebimos que estos materiales puedan tener mucha oportunidad de competir en un mundo en el que se necesita no sólo que sean ligeros sino además resistentes al impacto, a la flexión, al choque térmico, etc.; sino que además, algunos de ellos sean capaces de conducir la energía eléctrica sin presentar resistencia al paso de ella.

Las nuevas cerámicas –alúmina, circonio, carburo de silicio, entre otras– son ahora más duras, ligeras y resistentes al calor, al óxido y la corrosión. Además resultan más baratas, pues la base de su fabricación –arenas, arcillas, etc.– se encuentran de manera abundante en la naturaleza. El secreto de estas nuevas cerámicas reside en los cambios que experimentan durante la cocción: las enormes presiones y altas temperaturas aumentan su densidad, así de esta manera eliminan poros, grietas y defectos internos. Para aumentar este endurecimiento, se modifican las proporciones de sus componentes y se ajustan las condiciones del proceso de fabricación, para integrar las moléculas en una estructura tan homogénea como sea posible. Las moléculas se ordenan mediante aditivos (se dopan), manteniendo las impurezas en una proporción menor a una parte por millón.

El resultado pueden ser cuchillos y tijeras que mantienen un filo casi diamantino y que pueden durar años sin necesidad de volverlos a afilar, también tazas o recipientes que no se rompen aunque las arrojemos con todas nuestra fuerza contra una pared de ladrillo. Estos nuevos materiales también se están utilizando en la industria automotriz, principalmente en los Estados Unidos y el Japón, y ya está a la vuelta de la esquina el motor de cerámica, en la que una de sus principales ventajas es la de operar a más altas temperaturas y por lo tanto más eficientes al quemar los combustibles. Asimismo, se están usando en el sistema de escape de los gases (cordierita) para la depuración catalítica de estos; sondas de óxido de circonio para medir la composición de los gases y filtros cerámicos que reducen las emisiones de hollín en los motores diesel.

En la medicina se están dando aplicaciones que tienen un futuro brillante. Un ejemplo de ello y que compite con cualquier otro material como el titanio, por ejemplo, se da en las prótesis. Hasta ahora el titanio es uno de los materiales más ampliamente usado en este campo, no sólo por su alta resistencia, sino además por ser ligero y ser casi inerte en el cuerpo humano. Sin embargo, presenta el inconveniente de que debido a la fricción, este tiene una vida útil limitada y eventualmente se tiene que reemplazar. Los materiales cerámicos pueden llegar a imitar a la naturaleza y este tipo de problemas pueden ser olvidados y de esta manera brindar una mejor forma de vida a la gente discapacitada. Veamos algunas cerámicas que se han estudiado en el espacio.
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