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El Laboratorio de Materiales Avanzados ha situado a la Universidad de Alicante en la carrera espacial. La última fase del proyecto europeo EXTREMAT (New Materials for Extreme Environments) ha dado como fruto la fabricación de grafitos que manipulados mediante nanotecnología se han convertido en un excelente candidato para ser usado como recubrimiento de algunas partes de los vehículos aeroespaciales y también para la fabricación de componentes del futuro reactor ITER de fusión nuclear. El investigador Manuel Martínez Escandell destaca que “el principal logro es que, con el método desarrollado, se reduce la falta de homogeneidad de este tipo de materiales y se abarata el proceso de fabricación”.
El material, que se encuentra en fase de experimentación, también tendrá como posibles clientes a los fabricantes de aviones comerciales que quieran subir unos pies más y salir de la atmósfera para acortar distancias o para ofrecer altura a sus clientes. El grupo de investigación dirigido por Francisco Rodríguez Reinoso ha logrado un material con propiedades autopasivantes que destaca por su elevada estabilidad térmica, bajo coeficiente de expansión térmica, alta resistencia mecánica y elevada resistencia de oxidación.
Las aeronaves que salen de la atmósfera, cuando vuelven a entrar en esta capa, están sometidas a importantes choques térmicos. Para evitar degradarse, necesitan contener materiales con alta estabilidad térmica y bajo coeficiente de dilatación. Los materiales compuestos de carbón y los grafitos especiales son materiales adecuados para esta aplicación. El mayor problema que presentan es que se queman en presencia de oxígeno a temperaturas superiores a los 600ºC, por lo que se precisan capas protectoras para evitar su degradación.
Con el método de fabricación desarrollado por la UA, los compuestos que protegen al grafito se oxidan cuando entran en contacto con el aire a alta temperatura, funden y forman una barrera protectora. La presencia del compuesto metálico en forma de nanopartículas hace que la barrera protectora sea muy homogénea”, señala el investigador y profesor Martínez Escandell. La capacidad autopasivante de este material lo hace más económico que los actuales sistemas de fabricación.
En la actualidad, el proyecto financiado por la Unión Europea está en su cuarta y última fase, previa a la industrialización. EXTREMAT cuenta con un presupuesto cercano a los 400.000 euros. El Laboratorio, adscrito al Instituto Universitario de Materiales Avanzados, trabaja en el proyecto desde 2004. “Usamos residuos de petróleo como materiales de partida donde se introducen compuestos metálicos que forman nanopartículas y que sirven para modificar las propiedades de los grafitos– de titanio, zirconio, boro y silicio. De esta manera, aumentamos la resistencia a la oxidación, o la estabilidad y la conductividad térmica”, explica Martínez Escandell.
Del espacio a la energía limpia
El Laboratorio de Materiales Avanzados del departamento de Química Inorgánica cuenta con dos grupos que investigan sobre materiales en temperaturas extremas. Este subgrupo al que pertenece Manuel Martínez centra sus investigaciones en la experimentación de carbones dopados nanodispersos y la aplicación de sus componentes son, además de protección para la entrada de vehículos aerospaciales, la creación de materiales para el reactor termonuclear experimental internacional (ITER) con capacidad para disipar calor y soportar temperaturas superiores a los 2.000ºC.
El reactor ITER, el gran proyecto europeo para obtener una fuente energética limpia, se está construyendo en Cadarache (Francia). Para la fusión nuclear se necesita unir dos isótopos de hidrógeno a altas temperaturas, un proceso que podría sustituir la fisión del uranio. Lo más importante es que los isótopos de hidrógeno se pueden obtener a partir de agua del mar, por lo tanto es una fuente de energía inagotable y nada contaminante. La energía que producen 25 gramos de reactivos (isótopos de hidrógeno) es la que consume una persona durante toda su vida en un país desarrollado. Para que se produzca la fusión se necesita que los isótopos de hidrógeno se calienten a temperaturas de millones de grados, formándose un plasma. El plasma se confina magnéticamente para evitar que toque las paredes. Entre el plasma y la pared se crea una cámara de vacío que puede estar a unos 2.000 ó 3.000 grados centígrados.
El Grupo de Investigación de la Universidad de Alicante trabaja en el desarrollo de materiales para una zona del ITER, conocida como DIVERTOR y para la que se precisa materiales de alta resistencia térmica como pueden ser este tipo de grafitos especiales. La incorporación de nanopartículas de carburo de titanio o de zirconio mejora la estabilidad térmica y actúan como paraguas protegiendo al grafito frente a la erosión que se produce cuando llegan partículas muy energéticas que provienen del plasma.
Investigadores del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (CSIC) y otros centros internacionales han logrado fabricar este silicato cristalino con poros extra grandes mediante la expansión y conexión de cadenas de sílice. Este material tiene aplicaciones en procesos de descontaminación y catalíticos.
A esta química canaria suelen presentarla como "la regeneradora de huesos" porque es una apasionada especialista en materiales cerámicos con aplicaciones potenciales en biomedicina. Estudió en la Universidad Complutense de Madrid y allí sigue desempeñándose como profesora emérita. En esta entrevista explica cómo pasó de los superconductores y de trabajar con físicos a colaborar con médicos.
