3. Materiales híbridos y biomateriales

—El mundo de los nuevos materiales es enormemente amplio y parece que resulta imposible abarcarlo todo. ¿Crees que debo conocer algún tipo más de material para entender las noticias que sobre ellos se producirán en el futuro?
—Sin duda. FRBIP. Mis datos muestran que hay dos ámbitos en los que se producirán notables avances en las próximas décadas: los materiales híbridos y los biomateriales. Si lo desea, puedo mostrarle información al respecto.

—Encantada, adelante con la información.
Materiales híbridos
 
Se llaman materiales híbridos a aquellos compuestos por materiales de distinta naturaleza, por ejemplo, orgánica e inorgánica. Las propiedades que presentan son superiores a las de sus componentes por separados. Suelen estar compuestos por un material base, llamado matriz, al que se añaden algunos tipos de fibras: la matriz proporciona estabilidad a las fibras, dando solidez al conjunto y las fibras aportan una mayor flexibilidad.
 
Ejemplo de este tipo de materiales son la fibra de carbono y el kevlar.
 
Imagen 10. Autor: Hadhuey. Licencia Creative Commons
Icono IDevice Objetivos

Hoy en día se están desarrollando materiales amorfos y policristalinos con aplicaciones luminiscentes. En general, el objetivo que se persigue es la obtención de materiales que, al ser excitados con una fuente de energía radiante, emitan luminiscencia con longitudes de onda que sean útiles para aplicaciones específicas, tales como emisión láser, almacenamiento óptico de información, comunicaciones, marcadores biológicos, etcétera.

Imagen 11. Autor: Logger9.
Dominio público

Una técnica utilizada para conseguir estos materiales es la denominada Sol-Gel. La particularidad de este proceso consiste en producir materiales muy puros sin un gasto elevado de energía. Por ejemplo, se pueden preparar vidrios de sílice (SiO2) a 500 ºC, a diferencia del proceso tradicional de fusión que ocurre a más de 1000 ºC.

Otra de las ventajas del proceso Sol-Gel es que los materiales se pueden diseñar desde el principio, basándose en las características deseadas del material final. Así es posible obtener materiales porosos o densos (no porosos), cristales o sólidos amorfos, brillantes u opacos, etcétera.


Biomateriales
 
Un biomaterial es un material natural o artificial que forma parte de estructuras vivas o dispositivos médicos que las sustituyen o reemplazan algunas de sus funciones. En esta definición están comprendidos materiales muy diferentes tales como los metales, los cerámicos o los polímeros, tanto naturales como sintéticos. Habitualmente se utilizan en forma de materiales híbridos o compuestos.
 
Los biomateriales tienen un campo de aplicación muy amplio que se extiende desde dispositivos de uso masivo y cotidiano en centros de salud —jeringas, vendajes, catéteres, bolsas para suero y sangre, recipientes para residuos— hasta sofisticadas piezas que se emplean para promover la regeneración de tejidos o para reemplazar órganos.
Imagen 12. Autor: FDA. Dominio público

No cabe duda de que los biomateriales se están desarrollando a una velocidad impresionante y que serán una fuente constante de noticias. Como muestra, puedes leer el siguiente artículo.

 

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Una de las técnicas más utilizadas para desarrollar nuevos materiales es la observación de la naturaleza. Para que lo entiendas, fijate en le siguiente texto:

"Cuando George Maestral notó que los abrojos (semillas de las Cigofiláceas) se pegaban en el pelo de su perro, recibió la inspiración. La curiosidad lo llevó a examinar de cerca estas semillas con lo que descubrió que tenían en su parte exterior muchos ganchos diminutos que las hacía enredarse en el pelaje de su perro. Esta sencilla observación le sirvió para desarrollar el Velcro®, a partir de dos superficies que entran en contacto. Una imita la piel peluda y otra está compuesta por ganchos diminutos que imitan los ganchos del abrojo".


Imagen 13. Autor: Alberto Salguero. Licencia Creative Commons

Fíjate en otro dato curioso:

"La fortísima adherencia de los mejillones a las superficies y entre ellos mismos se debe a hilos de un biomaterial que forman a partir del hierro del agua marina. Es la primera vez que se documenta que un metal de transición es un elemento clave en un material biológico no cristalino. El descubrimiento puede llevar a encontrar métodos para que los mejillones no causen daños en los cascos de los barcos o se transporten accidentalmente a otros lugares, donde son especies invasivas, como los mejillones cebra".

Para tener buenas ideas, no hay más que mirar lo que tenemos a nuestro alrededor.


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