Los materiales y la humanidad. Parte 2.

0:14 existen materiales que hoy nos permiten tareas tan simples como sostener en la palma de la mano una computadora que en sus inicios pesaba 27 toneladas Qué es y para qué se utiliza un material con memoria cómo pasó el titanio de ser una curiosidad de laboratorio a ser parte de nuestras vidas O tal vez de nuestro cuerpo por qué el Adobe de los antiguos egipcios es un antecedente de materiales que actualmente impulsan la tecnología aeroespacial hoy vamos a conocer más sobre los materiales que posibilitaron la evolución tecnológica de la humanidad y vamos a descubrir las historias detrás de cada uno de [Música] ellos

1:01 [Música] Oh que el transporte aéreo sea accesible a gran parte de la población mundial se debe en buena medida al aluminio y claro al trabajo de quienes descubrieron mejores formas de producirlo y de aplicarlo a distintas actividades pero

1:46 pensemos de qué nos serviría un material Si no le encontráramos aplicaciones convenientes o si no Há un proceso para producirlo a gran escala y en forma económica el titanio es un ejemplo de có una mera curiosidad de laboratorio puede pasar a formar parte de nuestra vida o incluso de nuestro cuerpo el titanio fue descubierto en 1791 pero recién se conoció un método químico para producirlo comercialmente finalizada la Segunda Guerra Mundial el titanio es tan duro como el acero Aunque un 45 por más liviano su resistencia a la corrosión es tan elevada que aún en medios muy agresivos responde como ningún otro metal a excepción del platino la ventajosa relación entre el bajo peso

2:33 y la alta resistencia mecánica del titanio permitió el desarrollo de toda la tecnología aeroespacial la mayor parte de los componentes de los cohetes de la NASA están hechos con aleaciones de titanio material que posibilitó al hombre llegar al espacio debido a sus excelentes propiedades es cada vez más utilizado en los modernos aviones comerciales el herbas a380 usa un total de 77 toneladas de titanio 11 de ellas en sus turbinas el titanio no es tóxico en el cuerpo humano ni genera rechazo sobre titanio oxidado incrustado en un hueso crece tejido óseo esta curiosa propiedad permitió el desarrollo de la moderna tecnología de implantes raquetas de tenis armazones de

3:19 lentes palos de golf Qué tienen en común estos objetos todos están hechos con titanio pero comparten algo más su alto costo justamente por ser de este material el titanio como elemento ocupa el noveno lugar en abundancia en la corteza terrestre y es el cuarto metal más abundante después del aluminio el hierro y el magnesio por ahora el problema del titanio es su costosa fabricación se está invirtiendo mucho capital en desarrollar un método para lograr la obtención del titanio metálico en forma más económica cuando se logre se multiplicarán sus aplicaciones en procesos industriales y en productos domésticos se utilizará para producir aparatos ortopédicos como sillas de

4:06 ruedas o muletas podría desplazar con grandes ventajas al acero inoxidable en la industria química y en la vida cotidiana entre cientos de aplicaciones lo veríamos en utensilios de cocina en diversas partes de automóviles de bajo costo y como componente común de bicicletas habiendo aparecido otros metales como el aluminio o el titanio Por qué desde el punto de vista de los materiales se dice que aún estaríamos en la edad de [Música] hierro la razón es que el hierro por su

4:51 bajo costo su abundancia y sus propiedades mecánicas es el Metal más producido en el mundo el 95,45 peso de los metales producidos en la actualidad corresponde al hierro y al acero pero si consideramos todos los materiales por peso el que predomina es la piedra ya no se construyen grandes estructuras pulidas y perfectamente ensambladas como las de los incas o las de los egipcios pero la industria de la construcción utiliza la piedra como componente fundamental del hormigón o en forma de placas con diferentes formas tamaños y acabado superficial para baldosas mesadas o frentes de edificios es claro que el auge de la edad de hierro no significó que materiales de otras eras dejaran de usarse por ejemplo la alta conductividad eléctrica del

5:37 Cobre permitió que se desarrollaran generadores de electricidad con bobinas de cobre que funcionan en estructuras de hierro la historia de los materiales nos lleva a sajonia región histórica de Alemania donde Augusto II que además fue rey de Polonia gobernó durante 39 años se dice que vivió una vida licenciosa en la que engendró 300 hijos ilegítimos y que sentía fascinación por el lujo y los objetos preciosos Pero cuál es la importancia de este personaje en la historia de los materiales una decisión de gobierno que tomaría a partir de una de sus aficiones su admiración por la porcelana Las investigaciones y desarrollos tecnológicos financiados por Estados o grandes empresas son una

6:24 práctica común en la actualidad pero tal vez el pionero en encarar el desarrollo de un material desde gobierno haya sido Augusto I deslumbrado por el Palacio de Versalles este monarca había convertido a dresde capital de sajonia en la ciudad más bella de Europa por entonces su pasión por las piezas de porcelana que llegaban a Europa de China y de Japón lo impulsó a que fuesen fabricadas en sajonia Augusto I encargó ese trabajo a er enfri Walter Von cheer House Un conocido físico médico y matemático que ayudado por un alquimista obtuvo en 1708 lo que llamarían oro blanco una finísima porcelana que 2 años más tarde comenzó a producirse en meisen la ciudad alemana de dresde fue

7:11 devastada por las bombas de la Segunda Guerra Mundial pero a pocos kilómetros la porcelana de meisen siguió produciéndose hoy sus piezas siguen siendo de lujo para coleccionistas como lo fuera su propulsor Augusto segundo en parte Gracias a él la porcelana tiene en la actualidad múltiples aplicaciones por ser un excelente aislante eléctrico se utiliza como aislador de alto voltaje también se emplea en arquitectura en paneles de recubrimiento y en odontología para coronas de piezas [Música] dentales la radio un invento que nos remite a dos hombres cuyos desarrollos revolucionaron la civilización entre los siglos x y XX el invento de uno de ellos salvó miles de Vidas a poco de

7:57 difundirse el otro salvar una vida inició la carrera que lo convertiría en uno de los inventores más trascendentes de la historia Norteamérica 1859 un niño de 12 años vendedor de diarios le salva la vida al hijo del jefe de una estación de tren Como recompensa Recibe un curso de telegrafía eran los inicios de la carrera de Thomas Alva Edison inventor de la bombita eléctrica de un generador eléctrico y del fonógrafo entre otros adelantos que cambiaron el a la evolución que impulsó Edison se sumó Al otro lado del océano el italiano guglielmo Marconi considerado universalmente el creador de la radio en 1901 fue el primero en enviar señales de

8:43 radio a través del Atlántico desde entonces su invención ha salvado miles de vidas en tragedias marítimas como la del Titanic las radios hasta iniciada la década de los estaban construidas con cobre en alambres conductores goma baquelita celuloide o porcelana como aislantes hierro galvanizado en planchas de soporte y telas para cubrir los parlantes vidrio en la parte exterior de las válvulas madera en la estructura y un componente fundamental válvulas termoiónico de vacío derivados de la lámpara eléctrica inventada por Edison y hablando de Edison Cuál fue la primera palabra que utilizó en la grabación inaugurada de

9:30 sonido Hello hello hola no fue muy original pero esa palabra terminó siendo un saludo de bienvenida a una cadena de invenciones que contaba con un célebre eslabón la computadora los físicos descubrieron que las válvulas o tubos de vacío podían usarse para procesar información a partir de entonces jugaron un papel crítico en el desarrollo que abarcan la telefonía la radio la televisión y la computación digital A fines de 1940 se construyeron las primeras computadoras estaban formadas por más de 10,000 de esos tubos que para funcionar necesitaban un filamento incandescente por eso las computadoras de válvula consumían mucha electricidad y eran de enormes dimensiones la eniac o

10:18 computador e integrador numérico electrónico tenía 17468 tubos de vacío pesaba 27 toneladas y ocupaba 167 Met cuad además de su altísimo consumo eléctrico los filamentos de los tubos se quemaban con frecuencia y el funcionamiento de la máquina entre falla y falla era de alrededor de una hora A pesar de todo en su época la enac era considerada una maravilla [Música] tecnológica Cómo se pasó En tan poco tiempo de las computadoras de toneladas de peso y de enormes dimensiones a las que hoy podemos sostener en la palma de la mano o en las rodillas parte de esta historia se

11:04 escribió gracias a una nueva técnica para obtener metales de alta pureza su consecuencia son los transistores que reemplazaron el uso de válvulas en las radios mientras se construían las primeras computadoras los metalurgistas hallaron el método para producir metales de muy alta pureza la técnica de fusión zonal Esta técnica sirvió para producir germanio y silicio muy puros los físicos lograron controlar las propiedades de estos dos elementos y en 1947 desarrollaron los transistores el transistor cumplía las funciones de la válvula termoiónica pero con menor consumo menor tamaño y sin filamentos que se quemaran ni necesidad de altos voltajes un primer resultado de esta evolución fue la radio a transistores en las computadoras el

11:51 transistor también desplazó a las válvulas Aunque para reemplazar a las de una computadora como la enc se requerían soldar casi 7500 transistores pronto se desarrollaron los circuitos integrados que permitían incorporar millones de transistores en una sola placa de silicio en 1849 la búsqueda frenética de un material precioso movilizó a varios miles de personas en una misma dirección era la fiebre del Oro que transformó a California y a gran parte del Oeste de los Estados Unidos poco más de un siglo después otra Revolución asociada a un metal se produjo en las mismas tierras a tal punto que ese metal dio nombre a uno de los amplios valles

12:37 californianos estamos hablando del silicio el silicio puro es un material semiconductor porque tiene propiedades eléctricas que lo ubican entre un conductor como el cobre y un aislador como la porcelana sobre una oblea de silicio hoy es posible incorporar millones de transistores que forman microcircuitos integrados la base del funcionamiento de los dispositivos electrónicos modernos una computadora de Última Generación posee alrededor de 400 millones de transistores mediante el uso adecuado de los materiales El Avance producido en este campo es asombroso en nuestros días es común encontrar circuitos electrónicos en automóviles hornos de microondas relojes cámaras fotográficas o teléfonos celulares esta revolución de

13:24 la industria electrónica se debe en gran parte al silicio y sus propiedades tal es así que la región de California convertida a partir de 1960 en núcleo de la innovación tecnológica y sede de numerosas empresas de la industria electrónica es conocida mundialmente como silicon Valley o Valle del [Música] silicio los naufragios de los grandes transatlánticos de alguna forma congelan la historia es mucho lo que aprender si pensamos en los objetos que quedaron dentro de estos barcos o que fueron rescatados de su interior entre la tragedia del Titanic y el hundimiento del Andrea Doria pasaron

14:09 44 años desde el punto de vista de los materiales Cuál es la evolución más notoria que manifiestan los restos de estos barcos se puede resumir en una palabra plásticos solo a principios del siglo XX el hombre aprendió a fabricar materiales orgánicos totalmente sintéticos en 1912 cuando se hundió el Titanic se conocían La goma el celuloide y unos pocos más durante la Segunda Guerra Mundial se hicieron grandes esfuerzos por desarrollar nuevos polímeros o como los llamamos comúnmente plásticos uno de los objetivos era la obtención del caucho sintético para reemplazar al natural cuyo suministro se hacía difícil en esa época cuando se hundió el Andrea Doria en

14:56 1956 la humanidad ya se había familiarizado con los polímeros en forma de radios impermeables tapizados cubiertas aisladoras de cables y numerosos productos los restos de ambos barcos dan cuenta de la proporción de uso de plásticos en cada época muy escasa a principios de la década del 10 y ya abundante A mediados de los 50 mucho antes del siglo XX el hombre experimentó distintas formas para darle utilidad a los polímeros que encontraba en la naturaleza los éxitos a veces llegaban por extraños caminos algunos reportaban fortunas pero no siempre para quienes los conseguían para 1860 las bolas de Villar estaban hechas de Marfil natural un fabricante ofreció 0,000 para

15:43 quien lograra un material más económico para producirlas la recompensa tentó a muchos inventores uno John Wesley hatat creó lo que luego patentar como celuloide el material tuvo un notable éxito comercial y reemplazó en muchas aplicaciones al Marfil al carei y al nakar pero los 0,000 de Premio no fueron para él en ese mismo año 1860 moría otro inventor con otra curiosa historia el proceso de vulcanización de La goma sigue siendo la base de la Industria del caucho surgió en 1839 cuando su Creador luego de la caída

16:29 accidental de caucho tratado con azufre en un horno notó que estas sustancias al calentarse juntas alteraban sus propiedades y el caucho se tornaba Insensible a los cambios de temperatura el descubridor del revolucionario proceso tuvo infinidad de conflictos con las patentes y mientras otros se enriquecían con su invento sus propias empresas sucumbían es parte de la historia de Charles [Música] wooder después te llamo estoy en medio del programa chao el primer plástico totalmente sintético fue la baquelita descubierta en 1909 30 años después dupont introdujo con un éxito extraordinario una fibra

17:15 sintética en reemplazo de la seda el nylon luego se sucedió una avalancha de productos plásticos de distintas propiedades y usos ahora detengámonos en la Segunda Guerra Mundial que en algunos prohibió la aplicación de nuevos hallazgos y en otros la aceleró veamos Por qué un material que hoy tenemos en nuestras cocinas fue por años un secreto de estado y cómo a partir de un material que hirió a un piloto cambió la historia de una intervención quirúrgica Estados Unidos 1938 Roy plunket un químico de la empresa dupont sin proponérselo generó en un tubo una sustancia sólida de color blanco esta era muy resistente a ante agentes químicos agresivos y presentaba

18:01 un muy bajo coeficiente de fricción había creado el politetrafluoroetileno con la diferencia de que en el polietileno cada carbono está unido a dos átomos de hidrógeno y en el teflón a dos átomos de fluor la unión del carbono con el fluor es tan fuerte que resiste a la acción de los agresivos más enérgicos y lo que hace que el teflón sea químicamente tan resistente hoy en día el teflón Generalmente conocido por los elementos de cocina se utiliza para fabricar artículos de todo tipo y se aplica como revestimiento de cables vainas de protección y bobinaje de motores sin embargo desde su creación el

18:47 material tardó 12 años en comercializarse sus aplicaciones eran tantas y tan alto su interés tecnológico que el gobierno norteamericano ordenó a la empresa que lo creó mantener el hallazgo en el más absoluto secreto Al otro lado del Atlántico un piloto de combate inglés era herido en el interior de su avión un cirujano notó que las astillas incrustadas en sus ojos no generaban rechazo provenían de un polímero el polimetilmetacrilato o pmma utilizado en el parabrisas del avión con ese material el cirujano desarrolló lentes para reemplazar quirúrgicamente al cristalino afectado en los casos de cataratas el pmma fue luego sustituido

19:33 por implantes de lentes de silicona o acrílico otros nuevos polímeros también son sorprendentes como el keblar producido en forma de fibras de tan alta resistencia que se usa entre otras aplicaciones para la confección de chalecos [Música] antibalas sería un gran error creer que el área de los polímeros y sus aplicaciones se van agotando la realidad indica todo lo contrario el premio Nobel de química en el año 2000 se otorgó a científicos de Estados Unidos y Japón por el desarrollo de polímeros conductores de Electricidad otros investigadores trabajan en el

20:18 desarrollo de polímeros biodegradables para reducir la contaminación y en polímeros para crear músculos artificiales por lo tanto estaría mal pensar que queda poco por hacer en el ámbito de los materiales otro ejemplo claro el del Vidrio el vidrio era en la antigüedad material de adorno al descubrirse el soplado del Vidrio fundido hace 2000 años se produjeron vidrios de ventana curvos y utensilios de uso diario años después se produjeron vidrios planos para usos en construcción en óptica y vidrios resistentes a cambios de temperatura aptos para cocinar algunos pensaban que las posibilidades del material estaban agotadas se equivocaban entre 1970 y

21:05 1980 mejorando la transparencia del Vidrio se produjeron fibras ópticas de muy pequeño espesor capaces de conducir señales luminosas a muchos kilómetros de distancia para transmitir información las fibras ópticas resultaron ser mucho más eficientes que los alambres de cobre que fueron desplazados para la misma cantidad de información que puede transmitirse con 100 g de fibras ópticas serían necesarios 30,000 kg de alambres de cobre visto de otro modo dos pequeñas fibras ópticas pueden transmitir la información equivalente a 24,000 llamadas telefónicas simultáneas por un lado barro por otro lado

21:56 pasto no es una nueva comida pero sí una práctica milenaria y lo que interesa no es el sabor de esta combinación sino los resultados que produce porque Aunque parezca mentira en la actualidad el mismo concepto Abre posibilidades en Campos como la tecnología aeroespacial estos son los materiales compuestos los materiales compuestos están formados por una matriz de un material determinado que contiene fibras de otro esta combinación produce materiales cuyas propiedades de resistencia mecánica son muy superiores a las de sus componentes por separado un ejemplo es el de los plásticos reforzados con fibras de vidrio para la fabricación de botes o carrocerías de vehículos el concepto de materiales reforzados por fibras no es nuevo en la

22:43 antigüedad los egipcios fabricaban ladrillos de adobe mezclando el barro con pasto o paja las fibras vegetales hacían que los ladrillos fueran mucho más resistentes que si se los hubiera fabricado solo con barro hoy con el desarrollo de nuevas fibras de alta resistencia este campo de la tecnología se reactivó notablemente por ejemplo las fibras de carbono se utilizan para reforzar metales los resultados se destacan en aplicaciones que incluyen desde objetos como cañas de pescar o bicicletas hasta hélices de equipos de energía eólica y tecnología [Música] aeroespacial

23:32 existen materiales con capacidad para memorizar y otros cuyas estructuras miden millonésimas partes de 1 milímetro y sin embargo son de Gran utilidad hablamos de dos áreas muy distintas pero ambas sorprendentes los materiales con memoria y los nanomateriales los llamados materiales con memoria se descubrieron accidentalmente se había desarrollado una aleación de níquel y titanio denominada nitinol atractiva por su su resistencia a la corrosión y por su maleabilidad en una demostración Se deformó un alambre de nitinol y pudo probarse que no se rompía luego a alguien se le ocurrió calentar el alambre deformado la sorpresa fue que este comenzó a enderezarse hasta recuperar su aspecto original había memorizado la forma que tenía inicialmente se hallaron más de una

24:18 docena de aleaciones con esta propiedad de memoria si la temperatura de recuperación de la forma inicial es de 37 grc la temperatura corporal como con algunas formas del nitinol tenemos un material con aplicaciones médicas por ejemplo para destapar arterias o usos en ortodoncia otra área que parece abrir infinitas posibilidades es la nanotecnología así llamada por la unidad de medida que utiliza el nanómetro que representa una millonésima parte de 1 milímetro los nanomateriales no son otros que los materiales ya conocidos pero se ha comprobado que llevados a dimensiones de unos pocos átomos no tiene Tienen las mismas propiedades que cuando se encuentran en volúmenes visibles cambian considerablemente sus

25:04 propiedades ópticas eléctricas y térmicas muchos investigadores en el mundo están trabajando en esta área transversal a todas las tecnologías que será de Gran utilidad en distintas aplicaciones Como por ejemplo la medicina o la informática en la actualidad quien decide iniciarse en el área de los materiales se enfrentará con un campo de enormes posibilidades y podrá ser parte de de la generación de cambios tecnológicos que no dejarán de sorprendernos cambios que en el pasado requerían siglos y hoy podemos medir en años o meses hablamos del desarrollo y del uso de materiales tanto en aplicaciones sencillas cotidianas como en temas que preocupan a la humanidad por ejemplo los combustibles la necesidad de

25:49 reemplazar a los combustibles fósiles por no ser renovables y contaminantes es un problema serio que afronta el mundo una alternativa en desarrollo es el uso del hidrógeno ya se ensayan automóviles con esta propulsión y en muchos laboratorios se trabaja para desarrollar materiales que permitan el uso del hidrógeno en los vehículos sin ningún tipo de riesgo El reemplazo del uso de los combustibles fósiles tendrá notables efectos en el ambiente en el transporte en el comercio y hasta en las estructuras de poder que rigen hoy en el [Música] mundo piedras con ellas comenzó la tecnología curiosamente también las piedras fueron

26:36 parte de uno de los últimos sitos de la carrera tecnológica del siglo XXX piedras pero no de este planeta en julio de 1997 la Mars Pathfinder se convirtió en la primera nave lanzada desde la tierra para posarse sobre la faz de marte estudiando la atmósfera y la superficie ese es uno de los capítulos los más recientes de la historia de la tecnología y los materiales una historia que el hombre inició hace más de 2 millones y medio de años cuando en algún lugar del África comenzó a golpear dos piedras e insospechadamente abrió el camino de la evolución tecnológica de la [Música]

27:27 humanidad [Música] Oh [Música] [Aplausos] [Música]

28:13 i