4. El desarrollo tecnológico. Sus aplicaciones.

Las cerámicas han dado a los investigadores muchas más decepciones que alegrías, son materiales fáciles de moldear que tras ser sometido a cocción adquieren una gran dureza y resistencia al calor. Las arcillas son los materiales cerámicos más importantes, utilizadas para fabricar artículos de alfarería como ladrillos, azulejos, etc. Por su capacidad para soportar altas temperaturas son utilizados en circuitos electrónicos. La industria automovilística ha diseñado motores cerámicos, que son más ligeros que los normales y ofrecen una alta potencia y rendimiento con un coste energético menor. Pero tienen el problema de que son muy frágiles.

La industria aeronáutica es una de las principales demandantes de nuevos materiales. El titano fue esencial para fabricar los primeros aviones supersónicos. En la actualidad están cobrando mucha importancia los materiales compuestos (composites), se llaman así porque se obtienen de la combinación de dos o más materiales que dan como resultado un material nuevo. Esto se conoce como sinergia.

   

La investigación se está basando en el desarrollo de composites a partir de diferentes tipos de polímeros. Por ejemplo:

- La fibra de carbono: es un material compuesto que se crea a partir de un polímero tipo fibra y un polímero adhesivo. El proceso de fabricación es muy complejo y costoso, pero lo contrarresta la ligereza y la extraordinaria resistencia de las fibras de carbono.

4.1. Moléculas a la carta: fullerenos y nanotubos.

El carbono es uno de los elementos más abundantes del planeta y componente básico de la química de la vida.

Existe una propiedad natural llamada alotropía que consiste en que un mismo elemento o compuesto puede presentar propiedades diferentes según la disposición de sus átomos o moléculas. Un ejemplo es el óxido de silicio, que puede presentarse en varias formas: sílice, cuarzo o sílex. El oxígeno se presenta formando moléculas; las dos más abundantes son el oxígeno y el ozono.

El carbono presenta dos formas alotrópicas en la naturaleza: el grafito, con el que se hace la mina de los lápices; y el diamante, que se caracteriza  porque los átomos de carbono forman una estructura cristalina que le confiere una dureza extraordinaria.

Diamante

Grafito

En 1985 fue descubierto el futboleno, pues su forma recordaba a la de un balón de fútbol; pronto fue conocida como buckminster fullereno porque su estructura molecular tiene una forma semejante a la de la cúpula geodésica diseñada en los años 60 por Richard Buckminster Fuller. En poco tiempo surgió toda una familia de moléculas basadas en la combinación de pentágonos, hexágonos, denominadas fulleros.

En 1990 ya estaban en condiciones de sintetizar pequeñas cantidades de fulleros. Pronto quedaron en evidencia algunas de sus propiedades: se pueden polimerizar, se pueden inscribir uno dentro de otro y se puede sustituir alguno de sus átomos de carbono por los de otros elementos, obteniendo los heterofullerenos. En la actualidad se confía en lograr los mismos resultados con los pseudofullerenos, es decir, moléculas con estructuras semejantes a las de los fullerenos pero obtenidas a partir de otras sustancias químicas como el nitruro de boro.

Debido a que no se ha dado con un método para producirlos a escala industrial, los fullerenos no tienen aplicaciones prácticas en la actualidad.

Si se eliminan los enlaces que establecen pentágonos y dejamos los que dan lugar a hexágonos, el carbono no forma fullerenos. Esto se debe a que la molécula no llega a cerrarse sobre sí misma, sino que forma una lámina, que puede enrollarse derivando en los nanotubos. Si se consiguiera un proceso eficiente de fabricación, podríamos fibras de nanotubos de la longitud que quisiéramos.