La Feria Mundial de Nueva York de 1939 a-1940 fue todo un éxito al darle a sus asistentes un vistazo del mundo del mañana. La televisión, el videoteléfono y automóvil Mustang fueron algunos de los aparatos presentados ahí; sin embargo, una fibra artificial totalmente sintética acaparó la atención. Está fue la primera oportunidad para conocer el nylon, creado por DuPont. Así, las medias de nylon se convirtieron en un gran éxito con la venta de 64 millones de pares tan sólo en su primer año en el mercado.
Pero las invenciones de materiales sintéticos no se limitan al nylon. Investigadores químicos han descubierto nuevos catalizadores y han desarrollado nuevas vías de síntesis para unir pequeñas moléculas de polímeros en cadenas largas con propiedades especiales y particulares.
También han diseñado nuevos métodos de procesamiento y nuevas tecnologías que mejoran el rendimiento de las sustancias, como por ejemplo el kevlar o poliparafenileno tereftalamida.
No obstante, la sociedad moderna es cada vez más demandante y espera productos que mejoren aún más su calidad de vida, por lo que se buscan que los materiales y las tecnologías sean cada vez más eficientes, sustentables ecológicos. Todo un reto.
Sin embargo, los especialistas continúan innovando y posiblemente estos sean materiales sintéticos que utilizaremos próximamente, según The Conversation.
1. Bioplástico
Como todos sabemos, el plástico no es biodegradable y es uno de los principales contaminantes ambientales, pero lo que es peor es que el plástico está conformado por bloques de construcción llamados monómeros, derivados de petróleo crudo.
Sin embargo, las innovaciones en los procesos del uso de enzimas y catalizadores han hecho posible convertir recursos renovables (como el biogás) en los principales bloques de construcción para la fabricación de plásticos y cauchos sintéticos. Además, estas sustancias ahorran recursos fósiles.
Pero esto sólo resuelve parte el asunto. A menos que las sustancias también sean completamente biodegradables, no dejarán de ser un problema para el medio ambiente.
2. Compuestos y nanocompuestos plásticos
Sin embargo, las innovaciones en los procesos del uso de enzimas y catalizadores han hecho posible convertir recursos renovables (como el biogás) en los principales bloques de construcción para la fabricación de plásticos y cauchos sintéticos. Además, estas sustancias ahorran recursos fósiles.
Pero esto sólo resuelve parte el asunto. A menos que las sustancias también sean completamente biodegradables, no dejarán de ser un problema para el medio ambiente.
2. Compuestos y nanocompuestos plásticos
Materiales compuestos de plástico" es el nombre para plásticos que han sido reforzados con diferentes fibras para hacerlos más fuertes o más elásticos. Por ejemplo, se puede hacer un polímero más fuerte mediante la incorporación de fibras de carbono, creando un material ligero, ideal para el transporte moderno de bajo consumo de combustible. Estos tipos de plásticos reforzados se utilizan cada vez más, en especial en la industria aeroespacial, el Boeing 787 y el Airbus A360 son 50% de material compuesto (si no fuera por los altos costos, estos materiales se utilizarían en todos los vehículos).
Recientemente, se han adicionado los nanocompuestos, aquí los plásticos se refuerzan con diminutas partículas de otras sustancias, como el grafeno. Los nanocompuestos tienen un número de usos potenciales que van desde ligeros sensores para aerogeneradores, baterías más potentes o estructuras internas que aceleran el proceso de curación de fracturas y huesos rotos. Si se tiene éxito en la producción a través de métodos de procesamiento controlada, los nanocompuestos serán cada vez más frecuentes. Aunque estos materiales suenan sumamente sofisticados, no se compararan con la naturaleza, Las estructuras de la madera, por ejemplo, son muy complejas, complicadas e intrincadas.
3. Polímeros auto-curativos
No importa que tan precavidos sean los ingenieros y desarrolladores en el diseño y selección de materiales con base en su capacidad para soportar esfuerzos mecánicos y condiciones climáticas, éstos siempre fallarán. El envejecimiento, la degradación y la pérdida de la integridad mecánica debido a factores de impacto o fatiga son factores que contribuyen a que estos suceda. Además, de costoso, este puede ser muy desastroso, como el caso de la explosión de la plataforma "Deepwater Horizon" en el Golfo de México en 2010.
Inspirados en sistemas biológicos, nuevos materiales que se están desarrollando son capaces de curar en respuesta a lo que se considera como un daño irreversible. Los polímeros no son los únicos materiales con el potencial de auto-sanación, pero al parecer son muy buenos en eso. No obstante, la aplicación de la idea de materiales de auto-sanación exige un diseño mucho más complicado que las generaciones anteriores de polímeros. Pero todo indica que este será el camino de la transición hacia materiales de larga duración, con tolerancia a fallos. Estos se utilizarán en revestimientos, electrónica y medios de transporte.
4. Electrónicos de plástico
La mayoría de los polímeros son aislantes y por lo tanto, no conducen la electricidad. Sin embargo, Alan MacDiarmid, Alan Heeger y Hideki Shirakawa descubrieron un polímero, llamado poliacetileno, que condujo las impurezas mediante un proceso conocido como dopaje.
Este proceso puede hacer que otros polímeros similares puedan conducir la electricidad e incluso, algunos pueden ser convertidos en diodos emisores de luz (LEDs), elevando así la posibilidad de la existencia de las pantallas y monitores flexibles.
Aún así, los polímeros enfrentan a dos fuertes competidores el silicio y los LEDs orgánicos, por lo que tendrían que tener un mayor desarrollo. Pero los polímeros pueden ofrecer reemplazos baratos para los dispositivos electrónicos existentes y soluciones para las impresoras 3D.
5. Polímeros inteligentes y reactivos
Este proceso puede hacer que otros polímeros similares puedan conducir la electricidad e incluso, algunos pueden ser convertidos en diodos emisores de luz (LEDs), elevando así la posibilidad de la existencia de las pantallas y monitores flexibles.
Aún así, los polímeros enfrentan a dos fuertes competidores el silicio y los LEDs orgánicos, por lo que tendrían que tener un mayor desarrollo. Pero los polímeros pueden ofrecer reemplazos baratos para los dispositivos electrónicos existentes y soluciones para las impresoras 3D.
5. Polímeros inteligentes y reactivos
El gel y el caucho sintético pueden ajustar fácilmente su forma en respuesta a los estímulos externos, lo que significa que son capaces de responder a los cambios de su entorno.
Normalmente, el estímulo externo sería un cambio de temperatura o del grado de PH (acidez/alcalinidad), pero también puede ser un cambio en la luz o deberse a agentes químicos. Estos productos inteligentes son extremadamente útiles para la creación de sensores, dispositivos para la administración de fármacos y muchas otras aplicaciones.
La capacidad natural de un polímero para responder a tales estímulos puede modificarse mediante el diseño de una sustancia con un fin particular. Por ejemplo, los “mechanophores”, son unidades moleculares que pueden alterar las propiedades de un polímero cuando se sometan a fuerzas mecánicas, pueden tener cualquier número de aplicaciones industriales, especialmente cuando se incorporan con otras tecnologías, como la auto-sanación. Otras posibilidades de polímeros inteligentes incluyen recubrimientos para ventanas que se pueden auto-limpiar o puntadas de cirugías que desaparecen cuando una lesión ha sanado.
