Implantes de silicona piezoeléctricos capaces de generar energía
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Un equipo de ingenieros de la Universidad de Princeton, han convertido unas láminas de goma de silicona en materiales piezoeléctricos capaces de generar electricidad cuando son flexionados, lo que abre toda una gama de posibles aplicaciones para mejorar la independencia energética mediante implantes localizados en lugares estratégicos. Los movimientos naturales del cuerpo, tales como respirar y caminar pronto podrán ser aprovechados para generar electricidad y abastecer a un gran número de dispositivos.
Esta última investigación representa el primer éxito de la combinación de la silicona con las nanocintas de zirconato hechas de titanato de plomo (PZT). Este último tiene características piezoeléctricas que le permiten generar tensión eléctrica cuando es apretado o presionado, y puede convertir el 80 por ciento de la energía mecánica en energía eléctrica, convirtiéndose en uno de los materiales piezoeléctricos más eficaces del momento. Para hacernos una idea, el PZT es 100 veces más eficiente que el cuarzo, otro material piezoeléctrico, según comentaba el ingeniero Michael McAlpine, director del proyecto en Princeton.
McAlpine y sus colegas sugieren aplicaciones tales como zapatos que ofrecerán electricidad desde reproductores de mp3 a teléfonos inteligentes. Existe incluso la idea de colocar láminas de silicona muy cerca de los pulmones para aprovechar los movimientos naturales de respiración y así garantizar la energía necesaria a los marcapasos, en lugar de utilizar baterías que requieren el reemplazo quirúrgico cuando se agotan. La ventaja en el uso de silicona reside en su biocompatibilidad, gracias a su demostrada efectividad en implantes cosméticos, lo que garantiza mayores aplicaciones en el campo de la medicina.
El proyecto ha recibido la financiación de la Intelligence Community de EE.UU., una cooperativa de inteligencia federal y de los organismos de seguridad nacional. Esto hace prever sus primeras aplicaciones para su uso por parte de los servicios secretos y del ejército, aunque una vez llegue al mercado global, veremos importantes aplicaciones en el ámbito médico y en tecnología de consumo. 01/02/2010
Un nuevo material compuesto de 98% de agua.
Investigadores de
Harima descubre una nueva pasta conductora a base de plata.
Nuevo material para los trajes de bomberos
http://www.bulletins-electroniques.com / actualites / 62132.htm
Las sociedades japonesas Teijin Techno Products y Hosokawa Micron desarrollaron un nuevo material a base de fibra de aramida [1] y de nanopartículas de carbono que mejora la resistencia al calor de los trajes de protección de los bomberos. Ambas empresas trabajaron juntas en su elaboración en el ámbito de un proyecto sostenido por
Hosokawa Micrón se especializa en la producción de polvos y de partículas multifuncionales. Ella puso a punto una nueva partícula carbonada muy eficaz en el aislamiento térmico, así como un procedimiento industrial para producirla. Teijin Techno Products lo incorporó a una de sus fibras, que comercializa desde el 1987: Technora. Esta última es famosa por su resistencia al calor, a la deformación y a los productos químicos. El añadido de las nanopartículas de carbono permite mejorar la conductividad térmica del tejido.
Este nuevo tejido ha sido utilizado para confeccionar el lecho interior de trajes de protección para bomberos. Su buena conductividad térmica permite disipar eficazmente el calor sobre la superficie del traje y así evitar que no se concentre en un punto concreto, lo que aumentaría el riesgo de quemadura. Las pruebas mostraron que, con relación a un traje no equipado con este material, las quemaduras de segundo (daño de la epidermis y de la dermis) y de tercer grado (destrucción de la epidermis y de la dermis) eran reducidas un 40%. Por otra parte, el nuevo traje es un 15% más ligero.
Las empresas van a concentrarse en lo sucesivo sobre la elaboración de un procedimiento industrial de fabricación del nuevo material compuesto. También van a continuar su búsqueda en la incorporación de otras moléculas en fibras de aramida. Creen particularmente que cambiando el tipo de molécula, pueden desarrollar nuevos tejidos que presentarían una buena conductividad eléctrica o que servirían para la protección contra las ondas electromagnéticas.
[1] Aramida: contracción de poliamida aromática. Fibra sintética de color amarillo.
[2] NEDO: agencia gubernamental japonesa de financiación para la investigación.
El descubrimiento de un nuevo mineral, “Daliranite” interesa a la industria solar.
http://www.bulletins-electroniques.com / actualites / 62055.htm
Farahnaz Daliran, mineralogista del Instituto tecnológico de Karlsruhe (KIT), descubrió un nuevo mineral en el noroeste de Irán. Se trata de sulfuro de arsénico-mercurio-plomo (de fórmula química PbHgAs2S6). El mineral de yeso flexible y finamente fibroso y de color rojo-anaranjado ha sido nombrado “daliranite” por la investigadora.
Se trata de una “sal sulfurosa”, un compuesto sulfurado con propiedades semi-metálicas. Las sales sulfurosas descubiertas hasta ahora son unos buenos semiconductores, y los materiales delgados producidos a partir de estas sales convierten más eficazmente la luz en corriente eléctrica que el silicio, el componente clásico de las células fotovoltaicas. El daliranite podría así jugar un papel importante en la producción de electricidad solar. Farahnaz Daliran descubrió el daliranite durante un proyecto de búsqueda de oro cerca del “trono de Salomon”, un complejo histórico de edificios, que pertenece al patrimonio cultural mundial de Unesco. 27/01/2010
Nanopartículas para lentes ópticas
http://www.bulletins-electroniques.com / actualites / 61961.htm
Ya sean gafas u objetivos de cámaras de fotos, la mayoría de los elementos ópticos son recubiertos con un tratamiento antirreflejo. Ésta consiste en general en una superposición de varias películas que impiden la reflexión de ciertas longitudes de onda por interferencias destructivas. Un grupo de investigadores del Instituto de física de
Una película metálica aplicada sobre un cristal le hace perder su transparencia, ya que es bastante espeso - como es el caso de un espejo. Si su espesor baja hasta una millonésima parte de milímetro, el cristal se hace parcialmente transparente, fenómeno que puede ser observado en espejos-espías por ejemplo. Si el espesor es inferior a una millonésima parte de milímetro, se produce un fenómeno inesperado: la luz se transmite más por el cristal que cuando no hay metal.
Las propiedades ópticas de las películas metálicas ultra finas varían drásticamente en función de su espesor. Las propiedades dieléctricas se caracterizan por un índice de refracción elevada, lo que permite producir estructuras con propiedades ópticas regulables. Los dominios de aplicación son muy vastos: por ejemplo la óptica integrada o las células fotovoltaicas.
Los resultados de este estudio han sido publicados en la revista especializada de renombre “Physical Review”. 20/01/2010
Un nuevo material más resistente inspirado en el nácar
Un grupo de científicos del Instituto Max Planck dedicado a la búsqueda de metales, desarrolló un nuevo material, muy resistente, inspirado en el nácar de las conchas. Este nuevo compuesto, constituido por una capa de dióxido de titanio sobre una capa de polímero, alía las propiedades más bien antagonistas de un material relativamente duro y de otro elástico. La resistencia de este material depende mucho del espesor de cada uno de las capas. Así, los científicos probaron diferentes espesores. Resultó que el informe ideal era de 100 nm de metal por 10 nm de proteína, es decir una proporción de 10:1, que es precisamente la proporción que existe en el nácar. El nácar está constituido por capas de cristales de aragonita, compuestos esencialmente de carbonato de calcio - un material relativamente duro, y de proteínas muy elásticas. 400 nm de aragonita se asocian con 40 nm de proteínas, es decir la relación de 10:1. El material resultante es 3.000 veces más resistente que la aragonita pura. La serie de ensayos realizados en laboratorio, evidencia que la selección natural ha llegado al mismo resultado. Actualmente, el nuevo compuesto alcanza una resistencia 4 veces superior a la de una capa de dióxido de titanio del mismo espesor. Existe sin embargo un potencial de optimización: el metal utilizado, contrariamente a los cristales de aragonita del nácar, no se encuentra bajo la forma de un bloque único de cristal, sino es recompuesto a partir de partículas desordenadas de dióxido de titanio. Así, la utilización de un cristal único tendrá una influencia muy positiva sobre la resistencia del material. La rotura de un material es provocada por la propagación de una grieta en el seno de éste. Esta grieta aparece cuando está sometido a un cierto nivel de tensión, y se propaga más o menos fácil en relación con la dureza del material. Siendo muy duro el dióxido de titanio, las grietas aparecen sólo con tensiones muy elevadas. Sin embargo, se propagarán muy rápidamente, y el material se romperá muy rápido después de haber alcanzado este límite, sin deformarse plásticamente. La originalidad de este nuevo compuesto reside en el hecho que las capas de polímeros permiten parar la propagación de las grietas, y reforzar su resistencia a la rotura. Es aquí donde la importancia del espesor de la capa de polímeros entra en juego: si es demasiado fina, no absorberá suficientemente las grietas; si es demasiado espesa, el material será demasiado blando.
Varias aplicaciones industriales son ya contempladas. El material podría por ejemplo proteger capas de pintura o revestimientos anti-polvo contra los rayados, o reforzar la resistencia de componentes electrónicos contra la rotura. Si el concepto que implica el uso de dióxido de titanio cristalino se realiza, podría servir incluso para aplicaciones para el revestimiento de implantes médicos.
Investigan nuevos tejidos conductores de electricidad.
Investigadores del Grupo de Electrocatálisis, Síntesis Electroquímica y Caracterización de Polímeros del campus de Alcoy de la Universidad Politécnica de Valencia están trabajando en el desarrollo de nuevos tejidos inteligentes que incorporan en su estructura diferentes polímeros conductores. Entre las posibles aplicaciones de estos materiales se encuentran la obtención de tejidos capaces de generar apantallamiento electromagnético que hagan frente a radiaciones nocivas, disipar la carga estática para ropa de trabajo con riesgo de incendios o explosión por chispa o conducir la electricidad por sí misma. UPV Comunidad Valenciana 07/01/2010
Un neumático recauchado reutiliza el 70% del neumático original.
Investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) han analizado las características de los neumáticos recauchutados que influyen en su comportamiento bajo rodadura para avanzar en el mejoramiento de la tecnología de fabricación y conseguir que tenga una vida útil similar a la de uno nuevo ahorrando, así, materias primas.
El transporte por carretera en países desarrollados, provoca elevadísimas cifras de neumáticos usados cada año, lo que supone un problema energético y medioambiental de primer orden. El recauchutado de un porcentaje de estos neumáticos usados para su reutilización se presenta como una solución parcial al problema pero la homologación de un neumático recauchutado exige superar los mismos ensayos de carga-velocidad que son requeridos para los neumáticos nuevos. En este contexto, investigadores delInstituto Universitario de Investigación del Automóvil, INSIA, perteneciente a la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), han realizado un estudio(*) para caracterizar la rigidez estática y la temperatura de los neumáticos recauchutados, factores ambos que pueden provocar su rotura.
En España existen en la actualidad más de 30 millones de (DGT, 2007) de los cuales el 71,77% son automóviles y el 20,5% son vehículos industriales. Estos vehículos recorren al año más de 375.000 millones de kilómetros, correspondiendo a los primeros casi un 73% de esos kilómetros. La movilidad de estos vehículos provoca que cada año se gasten en España varias decenas de millones de neumáticos. Esta cifra implica un elevado volumen de negocio y, como es lógico, un importante problema medioambiental.
El tratamiento de los neumáticos al final de su vida útil se ha convertido en un problema de primera magnitud para las naciones desarrolladas. Una de las soluciones adoptadas desde hace ya muchos años es proceder a recauchutar un porcentaje de dichos neumáticos usados para conseguir ponerlos de nuevo en circulación con una vida útil similar a la de uno nuevo. Sin embargo, la homologación de un neumático recauchutado exige superar los mismos ensayos de carga-velocidad que son requeridos para los neumáticos nuevos. El Instituto Universitario de Investigación del Automóvil, INSIA, perteneciente a la UPM, es el único laboratorio acreditado por ENAC y autorizado por el Ministerio de Industria para la realización de ensayos de homologación de todo tipo de neumáticos, tanto de automóvil como de motocicleta y de vehículo industrial.
Un neumático consta básicamente de cuatro partes: la carcasa, que está formada por varias capas textiles que forman el armazón del neumático; los flancos o laterales del neumático, que ofrecen la elasticidad que el neumático necesita para absorber parte de las irregularidades de la carretera; el talón, que es la parte inferior del flanco, encargado de unir el neumático a la llanta y la banda de rodadura, que es la superficie de apoyo del neumático por encima de la carcasa. Está formada por una capa de goma que acaba en los dibujos o surcos que permiten la evacuación del agua.
El recauchutado del neumático comienza con una exhaustiva revisión y selección de las carcasas para detectar cualquier anomalía o daño irreparable que las convierta en neumáticos inservibles. Las nuevas tecnologías (técnicas de ultrasonidos u holográficas) están aportando un mayor grado de seguridad en esta fase del proceso productivo.
Después de pasar este primer control de calidad, las carcasas se clasifican de nuevo antes de introducirlas en el proceso productivo, donde el dibujo antiguo es completamente eliminado mediante un proceso denominado raspado para, a continuación, en dotar al neumático raspado de una nueva banda de rodadura.
Un neumático recauchutado viene a utilizar aproximadamente el 70% del neumático original, lo que significa un importante ahorro energético y de materias primas (los neumáticos están formados básicamente de productos petroquímicos y acero) ya que un neumático de camión recauchutado sólo necesita
La utilización de neumáticos recauchutados en condiciones de seguridad equivalentes a las de los neumáticos nuevos reporta además beneficios económicos a los transportistas, con el consiguiente impacto socioeconómico en otros sectores. Un neumático recauchutado tiene un coste que puede llegar a ser un 50% del coste de uno nuevo, lo que implica un ahorro de unos 250€ por neumático de camión.
(*) Dyna 83 (8): 499-506 nov 2008. “Study of the performance of retreaded pneumatic tires under steady load-speed condition on testing bench”. López Martínez, José M.; Páez Ayuso, José Javier; Sánchez Alejo, Francisco Javier; Díaz Carrasco, Adolfo
UPM. Comunidad de Madrid 02/10/2009
Crean un nuevo material a partir de los residuos de papel.
El nuevo material podría sustituir a embalajes plásticos y materiales auxiliares de la construcción pues es de baja densidad, modelable, ignífugo, impermeable, poroso y muy resistente. Según su creadora, la investigadora Margarita Calafell, podría sustituir a materiales industriales que no respetan el medio ambiente.
Margarita Calafell, investigadora del Departamento de Ingeniería Química en la Escuela Técnica Superior de Inginyerias Industrial y Aeronáutica de Terrassa (ETSEIAT) de la UPC, ha conseguido fabricar un material nuevo a partir del tratamiento biotecnológico de los residuos del papel.
Reciclar papel para obtener nuevamente papel o cartón es algo habitual desde hace años, pero aprovechar los residuos de este proceso, que ya nadie quiere, y fabricar con ellos un nuevo material altamente resistente, versátil y respetuoso con el medio ambiente es toda una novedad. Esto es lo que ha conseguido hacer la investigadora del Campus de Terrassa de la UPC Margarita Calafell, responsable del Laboratorio de Catálisis Enzimática del grupo de investigación ENGIBIO.
El papel cambia sus propiedades químicas.
Esta investigadora ha aplicado una nueva metodología biotecnológica, creada por ella misma, con la que ha podido modificar las propiedades químicas y estructurales de los residuos celulósicos que se producen en el proceso de reciclaje del papel. De esta manera ha creado un nuevo material compacto, modelable, ignífugo, impermeable, resistente y poroso que podrá sustituir, en muchos usos, a materiales poco respetuosos con el medio ambiente o que son más caros, como los plásticos, los derivados de la madera o los cauchos. Además, este material se obtiene de la manera más productiva posible, porque por cada kilogramo de papel se extrae un kilogramo del nuevo material, que tendrá múltiples aplicaciones en numerosos sectores productivos industriales.
De hecho, gracias a sus propiedades de resistencia, aislantes, impermeables y de baja densidad, podrá sustituir, por ejemplo, al Pladur, así como a muchos materiales que se utilizan en el sector de la construcción, como tabiques aislantes, placas de insonorización o de falsos techos. Las propiedades modelables del material permitirán también fabricar todo tipo de productos para embalaje, y podría sustituir al Poliespan u otros productos derivados del petróleo.
El nuevo material ya ha sido patentado por la misma Calafell, con una patente UPC. De hecho, el aspecto más novedoso es la gran versatilidad de la nueva metodología utilizada. La investigadora afirma que con la nueva técnica se puede conseguir modificar las propiedades de todo tipo de residuos que provengan de materias celulósicas (papel), poliméricas (plásticos) e, incluso, del caucho de los neumáticos. Con todo, Margarita Calafell quiere dejar claro que el nuevo material que ha creado no es un tipo de aglomerado, sino un nuevo material, todavía no ha bautizado y que tiene propiedades únicas y uniformes.
El proyecto de investigación ha sido seleccionado entre 170 proyectos presentados en el IX Concurso de Ideas de Negocio del programa ACC1Ó de la Generalitat de Catalunya, y también ha sido el escogido entre 37 proyectos presentados en el concurso BioEmprendedor XXI, promovido por la fundación Genoma España, entre otros agentes.
UPC Cataluña 02/07/2009
Espumas de aluminio de menor precio para el sector industrial.
Investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) han fabricado espumas de aluminio utilizando carbonato cálcico, un espumante de bajo precio y fácil manipulación, que podrán multiplicar las ya numerosas aplicaciones de estos materiales en diferentes sectores de la industria.
Las espumas de aluminio son materiales porosos muy eficaces para la absorción de sonido, la absorción de energía de impacto y vibración, la protección electromagnética… y, además, no son inflamables y permanecen estables a alta temperatura. Asimismo, son reciclables y no contaminantes y ofrecen una combinación de propiedades físicas, mecánicas, térmicas y acústicas características de un material homogéneo. Todas estas características hacen que tengan importantes aplicaciones en distintos sectores tales como el de la automoción, el aeroespacial, el naval y el de la construcción.
En este ámbito, el grupo de investigación “Ingeniería y Ciencia de los Materiales” perteneciente a laEscuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de la UPM ha logrado fabricar(*) estas espumas utilizando carbonato cálcico, lo que ha reducido considerablemente su precio final y posibilita un mayor número de usos de los que ya tiene.
La espuma de aluminio es un material metálico relativamente isotrópico, muy poroso y con una distribución aleatoria de los poros dentro de la estructura. Los poros, esencialmente esferoidales, (abiertos o cerrados) ocupan del 50% al 90% del volumen total. Las propiedades mecánicas y físicas dependen fuertemente de la densidad, que varía en el rango de
La fabricación de espumas de aluminio es posible gracias a que este elemento en estado líquido permite la introducción de burbujas de gas que quedan atrapadas en su interior. En condiciones normales, las burbujas de gas introducidas en un metal líquido tienden muy rápidamente a alcanzar la superficie debido a su menor densidad. Pero un aumento de la viscosidad del metal fundido y una adecuada modificación de las condiciones de presión y temperatura pueden dificultar la migración del gas y estabilizar temporalmente su permanencia dentro del metal fundido hasta conseguir su solidificación. Para ello se requiere algún medio de generación de gas, ya sea por la adición de agentes espumantes o por la inyección de gases (aire, nitrógeno, argón, dióxido o monóxido de carbono).
El agente espumante más empleado para las aleaciones de aluminio es el hidruro de titanio, debido al alto volumen específico del hidrógeno y la rápida cinética en su reacción de descomposición. Sin embargo, es un material que, además de costoso, es peligroso al ser manipulado.
Para evitar estos inconvenientes, los investigadores de la UPM han conseguido fabricar (*) espumas de aluminio utilizando como agente espumante el carbonato cálcico. Éste se descompone dentro de la aleación de aluminio fundido liberando monóxido y dióxido de carbono. Estos gases reactivos, bajo condiciones de agitación, forman burbujas así como óxido de aluminio, óxido de calcio y otros óxidos metálicos complejos que estabilizan el metal líquido. Esto modifica su viscosidad y la energía de la superficie del metal fundido e impide la unión de las burbujas y el drenaje del líquido.
La espuma así obtenida se ha mostrado estable en un amplio rango de composiciones, lo que permite la obtención de materiales de diferentes geometrías y propiedades.
La fabricación de espuma de aluminio en un proceso continuo con este espumante puede permitir una importante reducción de costes al tratarse de un componente más económico que el hidruro de titanio u otros espumantes de mayor costo. Un producto de menor costo puede multiplicar las ya numerosas aplicaciones de estos materiales.
Las principales aplicaciones de las espumas de aluminio están en la industria de la automoción (elementos multifuncionales rígidos de bajo peso: absorbedores de impacto, barreras acústicas o amortiguadores de vibración en vigas laterales o rellenos de puertas); en la industria aeroespacial: estructuras sándwich con núcleo de espuma de aluminio, elementos estructurales en turbinas y conos espaciales; en la industria naval: elementos estructurales y amortiguadores de bajas frecuencias características en barcos y también en la construcción: sistemas de atenuación de ruidos en túneles, elementos resistentes al fuego, sistemas de protección estructurales frente a explosiones y novedosa estética para decoración.
(*)Revista De Metalurgia 44 (5): 457-476 Sep-Oct 2008. “Espumas de aluminio. Fabricación, propiedades y aplicaciones”. Gutiérrez-Vázquez, J. A.; Oñoro, J.
UPM Comunidad de Madrid 18/05/2009