Me sorprendió mucho encontrar en el curso a gente procedente de otras disciplinas tan lejanas al campo de los materiales; lo cual se agravó según fue avanzando el curso ya que me encontré con alguna dificultad para seguir alguna explicación siendo yo estudiante de ciencia de materiales. Espero de todos modos que hayan disfrutado y comprendido parte del curso y les haya ayudado a acercarse a un mundo al que algunos le dedicamos “un poco” de nuestro tiempo, lo cual no pongo en duda gracias a la dedicación de buena parte de los ponentes.
Por mi parte he decidido mostrar un trabajo que pareció una buena manera de acercar el mundo de la nanotecnología al público en general (“Síntesis de nanoestructuras de carbono mediante microondas” Oxana Vasilievna Kharissova, Claudia l. Robledo Jiménez (UANL); Ubaldo Ortiz Méndez (UANL) ingenierias.uanl.mx/23/pdfs/23_p6a11_oxana.pdf ) Se trata de un sencillo proceso de síntesis de nanoestructuras de carbono utilizando un microondas doméstico. A pesar de la aparente sencillez del experimento mediante el ajuste de variables experimentales se pueden obtener diferentes resultados para diferentes aplicaciones. Estos nanotubos cobran interés debido a sus magníficas propiedades mecánicas, con una resistencia mayor al acero con un peso mucho menor.
El método consiste en la irradiación con microondas de una muestra de grafito de elevada pureza en un portamuestras de vidrio de cuarzo, permitiéndose alzanzar temperaturas del orden de 1200ºC que favorecen la obtención de nanotubos, los cuales pueden ser de gran tamaño y alineados, consiguiéndose tubos con punta abierta (permitiendo albergar átomos en su interior) si se emplea catalizador en el proceso.
Todo el artículo en:ingenierias.uanl.mx/23/pdfs/23_p6a11_oxana.pdf
martes, 8 de mayo de 2007
Composites en construcción. Alberto
Me gustaría comentar el creciente uso de materiales compuestos en la arquitectura. Buscando otras aplicaciones de los materiales compuestos como en la industria automovilística y aeronáutica me tope con un gran número de aplicaciones arquitectónicas y un creciente uso de los mismo. Entre los puntos singulares que aportan los composites, destacan: una gran ligereza y resistencia, excelente acabado superficial, ausencia de mantenimiento, resistencia de fatiga, manipulación de los mismos en obra y libertad de diseño máxima; el comportamiento de los composites les permite competir con el acero y el hormigón. A su vez estos nuevos materiales consiguen acabados estéticos no conseguidos antes.A continuación muestro un caso reciente de utilización en Madrid como es la ampliación del Museo Reina Sofía. En este caso se ha utilizado una matriz polimérica de poliéster y un refuerzo de fibra de vidrio, con una capa de resina poliéster ortoftálica autoextinguible que cumple las condiciones de protección al fuego requerida
Mas info: http://www.plastunivers.com/Tecnica/Hemeroteca/ArticuloCompleto.asp?ID=14500 http://www.logopress.es/ampliacionreinasofia.html
Materiales poliméricos policonjugados. Alberto
Me gustaría profundizar en un tema introducido en su ponencia sobre materiales poliméricos por Tiberio Ezquerra, que son los materiales poliméricos policonjugados. Estos materiales se engloban dentro de los materiales moleculares, es decir, materiales que presentan al mismo tiempo propiedades estructurales y funcionales, aproximándose de ese modo un poco más a los materiales biológicos.
Estos materiales presentar enlaces dobles conjugados en toda la extensión del material (poliacetilenos, polianilinas, polipirroles, politiofenos, poliparavinilenos de fenilo,etc.) debido a lo cual pueden ser oxidados y posteriormente reducidos nuevamente, es decir, presentan propiedades redox (conductores eléctricos); estos polímeros presentan un comportamiento eléctrico contrairo al comportamiento clásico que es como aislante.
El comportamiento del polímero cambia de su estado oxidado a reducido; por ejemplo, varía su longitud y su coloración permitiendo su uso en músculos artificiales y ventanas inteligentes, por nombrar alguna de sus aplicaciones. En el artículo completo se muestran otras aplicaciones.
A continuación le muestro el link para el artículo que me llevó a escribir esta aportación para el curso, así mismo me pareció interesante ya debido a su sencillez puede servir también para acercar al campo de los materiales a asistentes del curso procedentes de disciplinas tan diversas.
http://www.coaatmu.es/publico/revista/23/r23_medio_ambiente.pdf”
Estos materiales presentar enlaces dobles conjugados en toda la extensión del material (poliacetilenos, polianilinas, polipirroles, politiofenos, poliparavinilenos de fenilo,etc.) debido a lo cual pueden ser oxidados y posteriormente reducidos nuevamente, es decir, presentan propiedades redox (conductores eléctricos); estos polímeros presentan un comportamiento eléctrico contrairo al comportamiento clásico que es como aislante.
El comportamiento del polímero cambia de su estado oxidado a reducido; por ejemplo, varía su longitud y su coloración permitiendo su uso en músculos artificiales y ventanas inteligentes, por nombrar alguna de sus aplicaciones. En el artículo completo se muestran otras aplicaciones.
A continuación le muestro el link para el artículo que me llevó a escribir esta aportación para el curso, así mismo me pareció interesante ya debido a su sencillez puede servir también para acercar al campo de los materiales a asistentes del curso procedentes de disciplinas tan diversas.
http://www.coaatmu.es/publico/revista/23/r23_medio_ambiente.pdf”
Células solare más eficientes. Alberto
En la actualidad, la dependencia energética del petróleo y el calentamiento global (hoy se publica en prensa que los expertos de la ONU fijan en el año 2015 el año límite para reducir las emisiones) es uno de los mayores problemas y retos del panorama internacional, siendo de especial importancia en el caso español. Por estas y otras muchas razones me gustaría profundizar en un tema introducido en la ponencia de José Luis Plaza sobre materiales para células solares.
La energía fotovoltaica de gran utilidad y gran importancia en el caso de España debido a su privilegia climatología y situación, pudiendo solventar nuestros problemas de dependencia energética externa y distanciamiento respecto a lo ratificado en el Protocolo de Kioto.
En este marco me gustaría introducir una nueva generación de células solares, son las llamadas células solares ATJ (Advanced Triple Junction) InGaP/InGaAs/Ge que llegan a unas conversiones cercanas al 30% frente a las tradicionales de silicio que oscilan entre conversiones del 10% hasta casi el 20%. El secreto de estas nuevas células radica en que combinando diferentes semiconductores conseguimos absorciones en zonas del espectro en el que no lo lográbamos con las células de silicio provocando un mayor tránsito electrónico consiguiendo una mayor productividad, lo cual supone un gran avance hacia nuestro objetivo teniendo en cuenta que el Sol arroja sobre la tierra cuatro mil veces más energía que la que se consume.
Es una pena la poca implantación de las tecnologías solares respecto a otros países europeos de un país que vende sol, lo cual podría encontrar su lógica a través del presupuesto de I+D+i de nuestro país y de la fiscalidad actual.
Info detallada acerca estas nuevas células solares:
http://www.emcore.com/assets/photovoltaics/Triple.pdf
http://www.emcore.com/assets/photovoltaics/29th_PVSC%20Stan.pdf
http://www.frc.ri.cmu.edu/~fcalder/documents/ATJ.pdf”
La energía fotovoltaica de gran utilidad y gran importancia en el caso de España debido a su privilegia climatología y situación, pudiendo solventar nuestros problemas de dependencia energética externa y distanciamiento respecto a lo ratificado en el Protocolo de Kioto.
En este marco me gustaría introducir una nueva generación de células solares, son las llamadas células solares ATJ (Advanced Triple Junction) InGaP/InGaAs/Ge que llegan a unas conversiones cercanas al 30% frente a las tradicionales de silicio que oscilan entre conversiones del 10% hasta casi el 20%. El secreto de estas nuevas células radica en que combinando diferentes semiconductores conseguimos absorciones en zonas del espectro en el que no lo lográbamos con las células de silicio provocando un mayor tránsito electrónico consiguiendo una mayor productividad, lo cual supone un gran avance hacia nuestro objetivo teniendo en cuenta que el Sol arroja sobre la tierra cuatro mil veces más energía que la que se consume.
Es una pena la poca implantación de las tecnologías solares respecto a otros países europeos de un país que vende sol, lo cual podría encontrar su lógica a través del presupuesto de I+D+i de nuestro país y de la fiscalidad actual.
Info detallada acerca estas nuevas células solares:
http://www.emcore.com/assets/photovoltaics/Triple.pdf
http://www.emcore.com/assets/photovoltaics/29th_PVSC%20Stan.pdf
http://www.frc.ri.cmu.edu/~fcalder/documents/ATJ.pdf”
Enviado por Ana Arias
En un artículo del último número de la revista "Ingeniería e Industria" se hablaba acerca de la nanoestructura del cemento.En un primer momento,la presentación de matrices cementicias como materiales nanoestructurados me pareció extraño,ya que asociaba estas matrices a otros materiales ya conocidos.Sin embargo,al terminar de leerlo,se llega a la conclusión que la Nanotecnología no sólo trata objetos muy pequeños.Si bien,las nanoestructuras y los fenómenos que aparecen en la nanoescala afectan a todo tipo de materiales y muchas veces presentan patrones de comportamiento universales.Se ponía como ejemplo la descodificación del DNA,que ha hecho posible un avance sin precedentes en la Genética.En el ámbito de los materiales,la identificación de las unidades básicas que constituyen la materia y los mecanismos por las que se unen,permitirán el diseño de nuevos materiales con mejores propiedades,una especie de "selección a la carta".
Enviado por Santiago Lamas: Curso sobre Nuevos Materiales
He estado buscando en la red a ver si podía hacer algún curso este verano y he encontrado uno muy interesante y que está relacionado con el nuestro. Su título es “Fronteras de los nuevos materiales: ciencia e industria”, está organizado por el CSIC (Dra. C. Mijangos) y se llevará a cabo entre el 8 y 13 de Julio de 2007 en el prestigioso Centro de Ciencias de Benasque “Pedro Pascual”. Está destinado a estudiantes de cualquier universidad española que estén cursando una licenciatura de Química, Física, o Ingeniería. Acogerá a un máximo de 75 estudiantes escogidos por la organización y el coste del alojamiento (con pensión completa) será subvencionado por la misma. La fecha límite para presentar la solicitud es el 15 de junio. Podréis encontrar más información sobre este curso en la página http://benasque.ecm.ub.es/
Ahinoa Rodríguez sobre Nanopartículas metálicas y vidrios avanzados
El vidrio se puede definir a través de su desorden estructural (con líquidos sub-enfriados, o líquidos con viscosidad infinita), y por sus características mecánicas (sólidos no cristalinos). Pero, ¿qué entendemos por vidrio? El vidrio es un material obtenido enfriando un líquido. Es por ello, que podemos decir que los sistemas compuestos están formados por vidrios y nanopartículas metálicas, que pueden presentar diversas propiedades como pueden ser mecánicas, magnéticas, ópticas, etc.
Según tenemos constancia, el vidrio coloreado se utiliza por primera vez en la Copa de Lycurgus (Antes de Cristo), pero se seguirían usando en la Edad Media (vidrieras de catedrales), en el siglo XIX, XX, etc.
Hasta el siglo XX, el vidrio más utilizado son los que usan silicato, pero actualmente éstos pueden ser:
- Óxidos
- No Óxidos (halogenuros)
- Óxidos Mixtos (oxihalogenuros, oxinituros, etc.)
- Orgánicos
¿Qué es el diagrama de Abbe? Este diagrama es el encargado de medir el índice de difracción del vidrio.
Para acabar podemos decir que el vidrio surge cuando un material líquido se ha enfriado rápidamente. Actualmente el vidrio es uno de los materiales utilizados en todas los ámbitos, sobretodo se ha convertido en uno de los elementos más utilizados en la arquitectura (donde surgen edificios a través de estructuras 3D). Pero son numerosos los usos tradicionales que el vidrio mantiene, y los nuevos que están surgiendo tras arduas investigaciones.
Según tenemos constancia, el vidrio coloreado se utiliza por primera vez en la Copa de Lycurgus (Antes de Cristo), pero se seguirían usando en la Edad Media (vidrieras de catedrales), en el siglo XIX, XX, etc.
Hasta el siglo XX, el vidrio más utilizado son los que usan silicato, pero actualmente éstos pueden ser:
- Óxidos
- No Óxidos (halogenuros)
- Óxidos Mixtos (oxihalogenuros, oxinituros, etc.)
- Orgánicos
¿Qué es el diagrama de Abbe? Este diagrama es el encargado de medir el índice de difracción del vidrio.
Para acabar podemos decir que el vidrio surge cuando un material líquido se ha enfriado rápidamente. Actualmente el vidrio es uno de los materiales utilizados en todas los ámbitos, sobretodo se ha convertido en uno de los elementos más utilizados en la arquitectura (donde surgen edificios a través de estructuras 3D). Pero son numerosos los usos tradicionales que el vidrio mantiene, y los nuevos que están surgiendo tras arduas investigaciones.
Santiago Lamas sobre Materiales poliméricos
Como no encuentro ninguna entrada directa a la charla de Materiales poliméricos, lo publico aquí:
Hablando de las propiedades de la seda y la tela de araña... Hace poco, todos vimos en la televisión que un grupo de científicos habían sugerido que una hebra de seda de araña del diámetro de un lápiz, podría detener un avión Boeing 747 en pleno vuelo... pero ya en 1996, un conocido científico (Du Pont) comenzó una campaña de anuncios en Scientific American acerca de sus estudios sobre las estructuras biopoliméricas de las telas de araña. Fabricarlo ha sido un verdadero reto para un equipo del conocido Instituto americano MIT (Massachussetts Institute of Technology). Anteriormente hubo progresos en la creación de materiales que cumplieran uno de los dos requisitos: fuerza o flexibilidad, pero nunca los dos a la vez. Por ello mereció un artículo en la edición de enero de la prestigiosa revista “Nature Materials”. Todo ello es muy interesante... pero uno de los datos más curiosos que he leído es que la investigación estaba financiada por el ejército estadounidense y que el equipo del MIT que lo ha fabricado es el INS (Institute for Soldier Nanotechnologies). Está mal generalizar, pero parece que estos americanos siempre tienen al ejército detrás de sus investigaciones “científicas”... y no contentos con ello, además en 2002 crean un equipo de ingenieros profesionales (de 162 miembros!) dedicado únicamente a la aplicación de la nanotecnología para la supervivencia de los soldados! (como dijo nuestro amigo Groucho; “que paren el mundo que yo me bajo”). Desde aquí, os animo a todos a visitar su página web: http://web.mit.edu/isn. Creedme, no tiene desperdicio alguno.
Hablando de las propiedades de la seda y la tela de araña... Hace poco, todos vimos en la televisión que un grupo de científicos habían sugerido que una hebra de seda de araña del diámetro de un lápiz, podría detener un avión Boeing 747 en pleno vuelo... pero ya en 1996, un conocido científico (Du Pont) comenzó una campaña de anuncios en Scientific American acerca de sus estudios sobre las estructuras biopoliméricas de las telas de araña. Fabricarlo ha sido un verdadero reto para un equipo del conocido Instituto americano MIT (Massachussetts Institute of Technology). Anteriormente hubo progresos en la creación de materiales que cumplieran uno de los dos requisitos: fuerza o flexibilidad, pero nunca los dos a la vez. Por ello mereció un artículo en la edición de enero de la prestigiosa revista “Nature Materials”. Todo ello es muy interesante... pero uno de los datos más curiosos que he leído es que la investigación estaba financiada por el ejército estadounidense y que el equipo del MIT que lo ha fabricado es el INS (Institute for Soldier Nanotechnologies). Está mal generalizar, pero parece que estos americanos siempre tienen al ejército detrás de sus investigaciones “científicas”... y no contentos con ello, además en 2002 crean un equipo de ingenieros profesionales (de 162 miembros!) dedicado únicamente a la aplicación de la nanotecnología para la supervivencia de los soldados! (como dijo nuestro amigo Groucho; “que paren el mundo que yo me bajo”). Desde aquí, os animo a todos a visitar su página web: http://web.mit.edu/isn. Creedme, no tiene desperdicio alguno.
Ahinoa Rodríguez sobre Nanomateriales Magnéticos
Para comenzar podemos decir que los fenómenos magnéticos están presentes en la sociedad desde la antigüedad, y en todas las civilizaciones. Ya que entre esos elementos podemos destacar los transformadores (que transportan energía), los imanes, la grabación magnética (en disco duro), las moléculas eléctricas, etc.
Es por ello, que es necesario explicar que el campo magnético es una región del espacio en el que aparecen fuerzas de atracción o represión entre metales (imanes por ejemplo). Sus órdenes de magnitud son el límite de detención, campo magnético terrestre y el máximo campo alcanzado (campos biomagnéticos, campos interestelares, interplanetario, superconductores, etc.)
¿Por qué se caracteriza un material ferromagnético? Porque los electrones del átomo tienen un momento magnético permanente, y ejerce sobre ella una interacción de canje cuántico, obligando a los elementos ferromagnéticos a estar en paralelo sobre sí mismo.
¿Cuáles son los usos de los materiales magnéticos? Estos usos son:
- Imanación de saturación (intensidad de la respuesta magnética)
- Temperatura de Curie (de trabajo)
- Susceptibilidad magnética, pérdidas histéresis (núcleos de máquinas eléctricas)
- Remanencia, coercitividad, productos de energía (imanes)
- Respuesta en frecuencia (componentes electrónicos), etc.
Tras estas características, podemos decir que los materiales magnéticos pueden ser duros (imanes metálicos, hexaferritas, etc.), blandos (aceros, ferritas blandas), y semiduros (película delgada, nanopartículas magnéticas, etc.).
Dentro de los nanomateriales mecánicos debemos destacar la grabación mecánica, compuesta por una cabeza de escritura (Inductiva) y otra de lectura (que puede ser inductiva si es de ferritas; o magnetopositivas). El objetivo de los nanomateriales es reducir el tamaño de bit en la nanoescala, con el fin de optimizar la lectura y la escritura.
Para acabar, podemos destacar que la nanotecnología y los nanomateriales se están centrando en numerosas técnicas de fabricación (nanolitografía, nanopartículas, etc.), de caracterización magnética (en paralelo a la fabricación con efecto túnel), magnetismo molecular, etc.
Tras analizar los nanomateriales mecánicos podemos destacar que una de las últimas innovaciones que han surgido en este campo son los Mp3, los Ipods, etc. que permiten en un tamaño muy reducido la grabación, reproducción, etc. Pero estamos ante un nuevo campo al que le queda mucho por descubrir, y que avanza y se renueva constantemente.
Es por ello, que es necesario explicar que el campo magnético es una región del espacio en el que aparecen fuerzas de atracción o represión entre metales (imanes por ejemplo). Sus órdenes de magnitud son el límite de detención, campo magnético terrestre y el máximo campo alcanzado (campos biomagnéticos, campos interestelares, interplanetario, superconductores, etc.)
¿Por qué se caracteriza un material ferromagnético? Porque los electrones del átomo tienen un momento magnético permanente, y ejerce sobre ella una interacción de canje cuántico, obligando a los elementos ferromagnéticos a estar en paralelo sobre sí mismo.
¿Cuáles son los usos de los materiales magnéticos? Estos usos son:
- Imanación de saturación (intensidad de la respuesta magnética)
- Temperatura de Curie (de trabajo)
- Susceptibilidad magnética, pérdidas histéresis (núcleos de máquinas eléctricas)
- Remanencia, coercitividad, productos de energía (imanes)
- Respuesta en frecuencia (componentes electrónicos), etc.
Tras estas características, podemos decir que los materiales magnéticos pueden ser duros (imanes metálicos, hexaferritas, etc.), blandos (aceros, ferritas blandas), y semiduros (película delgada, nanopartículas magnéticas, etc.).
Dentro de los nanomateriales mecánicos debemos destacar la grabación mecánica, compuesta por una cabeza de escritura (Inductiva) y otra de lectura (que puede ser inductiva si es de ferritas; o magnetopositivas). El objetivo de los nanomateriales es reducir el tamaño de bit en la nanoescala, con el fin de optimizar la lectura y la escritura.
Para acabar, podemos destacar que la nanotecnología y los nanomateriales se están centrando en numerosas técnicas de fabricación (nanolitografía, nanopartículas, etc.), de caracterización magnética (en paralelo a la fabricación con efecto túnel), magnetismo molecular, etc.
Tras analizar los nanomateriales mecánicos podemos destacar que una de las últimas innovaciones que han surgido en este campo son los Mp3, los Ipods, etc. que permiten en un tamaño muy reducido la grabación, reproducción, etc. Pero estamos ante un nuevo campo al que le queda mucho por descubrir, y que avanza y se renueva constantemente.
Santiago Lamas sobre Nanomateriales Magnéticos
Hace poco leí en el periódico digital gratuito “Tecnociencia” (Febrero 2007, nº 10) una noticia sobre nanohilos magnéticos (como los que hemos visto en el video presentado por D. Manuel Vázquez) que mencionaba la solicitud de patente de un sensor que detecta el deterioro de las prótesis cardiácas. Se trata de incorporar nanohilos magnéticos en los velos valvulares, de manera que se mueven durante el funcionamiento de la prótesis pudiendo realizar las mediciones sin recurrir a ninguna técnica invasiva, ya que ésta se hace desde el exterior del cuerpo del paciente. En este trabajo de investigación han colaborado científicos del Instituto de Magnetismo Aplicado, de la UCM y del Hospital Universitario Puerta de Hierro. Soy estudiante de Físicas y quizá sea una pregunta un poco tonta, pero me he quedado con una duda fundamental; D. Manuel Vázquez ha puesto una transparencia en la que hemos visto que el grosor de un plano de Hierro era de unos 30 Amstrong (y si el radio atómico es de unos 3 ó 4 Amstrong, son unos 8 átomos de grosor). Me ha sorprendido que siendo tan pocos átomos la lámina siga teniendo “entidad” de dominio magnético, pero ¿hasta qué punto podemos decir que existe dominio mágnético?, o de otra forma: ¿un plano de un único átomo de grosor, posee dominio mágnético?
Ahinoa Rodríguez sobre Biomateriales
Desde mi punto de vista esta ha sido una de las charlas más interesantes, ya que sin lugar a duda es un tema más conocido por todos, gracias a la repercusión que los avances de este campo han tenido en los medios de comunicación.
¿Pero que entendemos por biomateriales? Son los materiales que se utilizan en contacto con los sistemas biológicos, generalmente en cuánto a dispositivos médicos se refiere (implantes).
¿Cuáles son los dispositivos médicos que utilizan elementos biomateriales?
- Válvulas Cardíacas: Pueden ser prótesis mecánicas (fabricadas con carbones, metales, elastómero, plásticos, etc.), y válvulas biológicas (tejidos animales o humanos).
- Prótesis de Caderas Artificiales: Pueden ser de titanio, acero, aleaciones de alta resistencia, cerámica, etc. Pueden ser cementadas (recomendada para mayores de 70 años, se inserta sustancia ósea, pero puede necrosar el hueso), no sementadas, o con una parte cementada.
- Implante Dentales: Generalmente son de titanio. Se suele utilizar una raíz dental artificial a la que se ancla una corona.
- Lentes Intraoculares: Permite eliminar las cataratas (sustituyendo al cristalino cuando se nubla) Para ello, se usa el PPMA, la silicona, los polímeros acrílicos blandos o hidrogeles.
Estos avances han permitido subsanar un gran número de dolencias que en algunos casos acababan con la vida de los pacientes. Actualmente se está innovando en cuánto a implantes se refieren, y por ello han surgido las prótesis de biocerámicas que presentan tres generaciones, que son:
- 1º Generación: Se utilizaban biomateriales inertes como la alúmina y la circonia.
- 2º Generación: Son materiales bioactivos y reabsorbibles como el fosfato de calcio, los vidrios, y las vitrocerámicas. Estos biomateriales permiten la unión real entre implante y música.
- 3º Generación: Son los biomateriales impulsores de la autorregeneración de tejido, para ello utilizan los materiales de la segunda genración, o híbridos orgánicos e inorgánicos.
Como hemos visto son numerosos los avances que ha sufrido el campo de la medicina gracias a estos avances, lo que nos permite comprobar que en la ciencia también es necesario el trabajo coordinado entre las distintas disciplinas académicas (con la física, la química, etc.). Así mismo se ha convertido en una pieza clave para los medios de comunicación, que frecuentemente tratan informativamente las técnicas pioneras que se utilizan en estos implantes.
Pregunta: Como hemos comentado son numerosos los avances que se están llevando a cabo, ¿Pero hay alguna forma de que se regeneren las articulaciones, huesos, etc. por ejemplo de la cadera, para no tener que recurrir a la cirugía? ¿Cuál es el biomaterial que menos rechazo provoca a la hora de su uso médico?
¿Pero que entendemos por biomateriales? Son los materiales que se utilizan en contacto con los sistemas biológicos, generalmente en cuánto a dispositivos médicos se refiere (implantes).
¿Cuáles son los dispositivos médicos que utilizan elementos biomateriales?
- Válvulas Cardíacas: Pueden ser prótesis mecánicas (fabricadas con carbones, metales, elastómero, plásticos, etc.), y válvulas biológicas (tejidos animales o humanos).
- Prótesis de Caderas Artificiales: Pueden ser de titanio, acero, aleaciones de alta resistencia, cerámica, etc. Pueden ser cementadas (recomendada para mayores de 70 años, se inserta sustancia ósea, pero puede necrosar el hueso), no sementadas, o con una parte cementada.
- Implante Dentales: Generalmente son de titanio. Se suele utilizar una raíz dental artificial a la que se ancla una corona.
- Lentes Intraoculares: Permite eliminar las cataratas (sustituyendo al cristalino cuando se nubla) Para ello, se usa el PPMA, la silicona, los polímeros acrílicos blandos o hidrogeles.
Estos avances han permitido subsanar un gran número de dolencias que en algunos casos acababan con la vida de los pacientes. Actualmente se está innovando en cuánto a implantes se refieren, y por ello han surgido las prótesis de biocerámicas que presentan tres generaciones, que son:
- 1º Generación: Se utilizaban biomateriales inertes como la alúmina y la circonia.
- 2º Generación: Son materiales bioactivos y reabsorbibles como el fosfato de calcio, los vidrios, y las vitrocerámicas. Estos biomateriales permiten la unión real entre implante y música.
- 3º Generación: Son los biomateriales impulsores de la autorregeneración de tejido, para ello utilizan los materiales de la segunda genración, o híbridos orgánicos e inorgánicos.
Como hemos visto son numerosos los avances que ha sufrido el campo de la medicina gracias a estos avances, lo que nos permite comprobar que en la ciencia también es necesario el trabajo coordinado entre las distintas disciplinas académicas (con la física, la química, etc.). Así mismo se ha convertido en una pieza clave para los medios de comunicación, que frecuentemente tratan informativamente las técnicas pioneras que se utilizan en estos implantes.
Pregunta: Como hemos comentado son numerosos los avances que se están llevando a cabo, ¿Pero hay alguna forma de que se regeneren las articulaciones, huesos, etc. por ejemplo de la cadera, para no tener que recurrir a la cirugía? ¿Cuál es el biomaterial que menos rechazo provoca a la hora de su uso médico?
Santiago Lamas para Biomateriales
Todavía no estoy muy familiarizado con los materiales biocompatibles… por ello, he buscado información básica sobre los mismos en la red. Y uno de los documentos que he encontrado es muy interesante y sencillo de leer, se titula “Biomateriales para sustitución y reparación de tejidos” de la doctora María Vallet Regí de la facultad de Farmacia de la UCM. Al inicio, habla de las causas de la búsqueda de estos materiales (principalmente el envejecimiento de la población y nuevos tumores), luego desarrolla de manera generalizada las aplicaciones de los diferentes tipos de biomateriales (polímeros, metales, cerámicos) y finalmente explica algún mecanismo para la obtención de los mismos, su duración y precio y cuál es la calidad de vida del paciente (si alguien quiere ampliar información sobre su trabajo en esta línea; en su discurso de Toma de Posesión como miembro de la Real Academia de Ingeniería sigue un esquema similar pero mucho más riguroso). He creído conveniente pasaros la dirección del primer documento que he mencionado ya que es muy instructivo:
http://www.aecientificos.es/empresas/aecientificos/documentos/Biomateriales.pdf(soy consciente de que este documento ya ha sido mencionado por Mónica León, pero es que ya lo tenía escrito antes de que colgaran la entrada… y he creído conveniente referirme también al segundo informe que ampliaba la información)
http://www.aecientificos.es/empresas/aecientificos/documentos/Biomateriales.pdf(soy consciente de que este documento ya ha sido mencionado por Mónica León, pero es que ya lo tenía escrito antes de que colgaran la entrada… y he creído conveniente referirme también al segundo informe que ampliaba la información)
Santiago Lamas para Materiales para espintrónica
Justo antes de que comenzara su conferencia el Ayudante Doctor Lucas Pérez del Departamento de Física de Materiales de la UCM, hemos estado hablando de que algunos de los compañeros del curso como los periodistas, podrían no tener las nociones suficientes para entender ciertas conferencias (…). Buscando información sobre spintrónica, he encontrado un documento en pdf (escrito por un investigador mexicano llamado Bernardo Mendoza) que explica brevemente y de forma muy sencilla en qué se basa esta rama de la Física. En serio, es muy recomendable. La dirección web es al siguiente:
http://web.archive.org/web/20051215044333/http://www.cio.mx/news/spintronica.pdf
http://web.archive.org/web/20051215044333/http://www.cio.mx/news/spintronica.pdf
Santiago Lamas sobre Materiales basados en el orden aperiódico
Como siempre, el profesor Enrique Maciá nunca defrauda... No quiero hacer la pelota... (yo ya aprobé Mecánica y Ondas I con él) pero creo que puedo hablar en nombre de muchos estudiantes y decir que es uno de los pocos profesores de la facultad de Físicas que le gusta enseñar y transmitir los conocimientos sobre ciencia de forma interesante y apasionada, como hemos podido comprobar hoy. A continuación, resuelvo uno de los ejercicios que ha propuesto, por si alguien quiere contrastar datos. Se trata de obtener la relación matemática que existe entre los lados de la sucesión de pentágonos correspondiente a la transparencia “Análisis del patrón de difracción”: Si tenemos en cuenta la nomenclatura de la página web que nos recomienda, podemos ver claramente que 1/d=a/b y si hacemos un poquito de geometría podemos expresar los parámetros a y b en función del lado d, siendo a=2-d y b=1-d. Sustituimos en la primera ecuación y obtenemos una de segundo grado, con la que deducimos directamente que d=[3-5^(1/2)]/2=0.3818... La relación entre los 2 lados es: 1/d=2.6180.... Y si lo escribimos en función del número áureo (phi), es: 1/d=1/(2-phi). Podemos comprobar experimentalmente (yo lo he hecho midiendo directamente en la pantalla del ordenador...) que la relación entre lados es más o menos 8.2cm/3.2cm=2.5625 (muy parecida al valor obtenido teóricamente)
Santiago Lamas sobre Metamateriales
Cuando estábamos en la conferencia de D. Javier García, habló de anillos resonantes, y recordé haber leído hacía poco tiempo un artículo en la Edición Española de la revista “American Science” en la que se hablaba de la construcción de un material negativo-refringente que al ser atravesado su interior volvería a refractarse produciendo una segunda imagen en el lado opuesto al objeto. Además existen unas ilustraciones comparativas muy interesantes de cómo veríamos ciertos objetos tanto con un medio positivo-refringenete como con uno negativo-refringente. Si alguien quiere ampliar información; el artículo se titula “Superlentes y Supermateriales” nº 360 (Septiembre 2006) de la revista “Investigación y Ciencia”
Santiago Lamas sobre Materiales Compuestos nanoestructurados
Tras haber escuchado este seminario, me he interesado por los materiales con una dureza extrema (mayor que la del diamante) y he leído que en el año 2005 se obtuvo un material que más tarde llamaron Buckypaper, a partir del fullereno C60 (nueva forma del carbono puro descubierta en 1985 y que proporcionó un Nobel al conocido astroquímico Krotto, entre otros) que proporcionándole una presión de 20 GPa a una temperatura de unos 2490 K, lograron que se formaran nanocilíndros de unos 10 nm de diámetro y 1 µm de longitud. Este nuevo material fue capaz de rayar el diamante artificial con el que pretendían medir su dureza. El artículo fue publicado por unos científicos de Alemania en el número 87 de la prestigiosa revista Applied Physics Letters (03106).
Ahinoa Rodríguez sobre Materiales Fotónicos
Dentro de los materiales fotónicos debemos reseñar que uno de los más importantes son los cristales (y también los vidrios) fotónicos, que surge de un átomo que es reflejado por un reflector Braggs.
La primera denominación de cristales fotónicos surge en 1991 de la mano de Yanoblite, que fue el primero en transformar un material macizo (cerámica transparente) a un material poroso.
¿Pero cual es la estructura más adecuada para obtener un gap fotónico completo? A pesar de las numerosas estructuras que existen, la más adecuada sería la estructura diamante, ya que debido a su estructura tiene un llenado menor (por lo que es difícil crear un cristal coloidal). Sin embargo, una de la forma más usada es la escritura con láser sobre un polímero multisensible. Pero existe otras formas como el uso de luces y sombras (gracias a la combinación de 3 o 4 láseres); el autosemblado (partículas de cristal que se diluían en agua o alcohol, que se han mejorado gracias al microscopio de cristal coloidal). La principal aplicación que tienen estos materiales fotónicos es el láser, el cual se ha convertido en un elemento revolucionario para la estética (es usado para la depilación, eliminación de varices, etc.), la medicina (corrige la miopía, permite hacer pequeñas intervenciones, etc.). Sin duda se ha convertido en uno de los descubrimientos más relevantes de este siglo, pero además de esta innovación se pueden destacar otros usos de los materiales fotónicos como so las lentes de hidrogel, y la fabricación de fibras ópticas. Su uso cada vez es más frecuente, y cada vez más necesario en cuánto a aplicaciones médicas se refieren
La primera denominación de cristales fotónicos surge en 1991 de la mano de Yanoblite, que fue el primero en transformar un material macizo (cerámica transparente) a un material poroso.
¿Pero cual es la estructura más adecuada para obtener un gap fotónico completo? A pesar de las numerosas estructuras que existen, la más adecuada sería la estructura diamante, ya que debido a su estructura tiene un llenado menor (por lo que es difícil crear un cristal coloidal). Sin embargo, una de la forma más usada es la escritura con láser sobre un polímero multisensible. Pero existe otras formas como el uso de luces y sombras (gracias a la combinación de 3 o 4 láseres); el autosemblado (partículas de cristal que se diluían en agua o alcohol, que se han mejorado gracias al microscopio de cristal coloidal). La principal aplicación que tienen estos materiales fotónicos es el láser, el cual se ha convertido en un elemento revolucionario para la estética (es usado para la depilación, eliminación de varices, etc.), la medicina (corrige la miopía, permite hacer pequeñas intervenciones, etc.). Sin duda se ha convertido en uno de los descubrimientos más relevantes de este siglo, pero además de esta innovación se pueden destacar otros usos de los materiales fotónicos como so las lentes de hidrogel, y la fabricación de fibras ópticas. Su uso cada vez es más frecuente, y cada vez más necesario en cuánto a aplicaciones médicas se refieren
Santiago Lamas sobre Materiales fotónicos
Uno de los comentarios más interesantes que he creído entender es esta conferencia es que se pueden crear estructuras nanocristalinas mediante “enfriamiento” en el menisco que se forma en las paredes (sólidas)… como cuando introducimos cierto líquido en un recipiente. Como no he cursado la asignatura de fluidos, querría saber si es cierto que podemos colocar el número de monocapas que queramos con este procedimiento y si este método es o no común en la obtención de cristales tan pequeños. Y otra cuestión más; en una de las diapositivas el ponente Ceferino López ha explicado muy rápidamente una foto en la que aparecían unas barras de Aluminio cubiertas por aire, era una foto de un dispositivo ordenado macroscópico y quería conocer qué relación hay entre éste y el comportamiento que tiene una red cristalina (nanoscópica)
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