¿Estamos viviendo en la “Edad de Oro” de la Ciencia e Ingeniería de Materiales?

¿Por qué no echamos un vistazo a la historia?

El desarrollo del bronce y la posterior metalurgia ferrosa fueron partes importantes de las economías antiguas. En aquellos tiempos, la superioridad metalúrgica a menudo se veía como mítica, tal como se ven hoy en día los materiales avanzados modernos; El éxito militar de los hititas se debió a su avanzada metalurgia a finales de la Edad del Bronce. Aunque no había material mágico, fueron pioneros en la Edad del Hierro, que introdujo el acero y sus maravillosas aplicaciones que ahora se consideran comunes hoy en día.

Los transistores de semiconductores eran muy populares hace solo 50 años. ¿No hay tubos de vacío? ¿Una radio que cabe en tu bolsillo? ¡De ninguna manera!

Por supuesto, hoy esto no es nada. Tenemos computadoras que caben en nuestro bolsillo y son más pequeñas que esa radio. Pero en ese momento esto era enorme. El primer transistor (1947) estaba hecho de germanio, pero los científicos teorizaron que el silicio sería mejor y más fácil de fabricar. Sin embargo, no fue hasta finales de la década de 1960 que el germanio desapareció y el silicio salió victorioso, dando inicio a la “Edad del Silicio”. Por cierto, esto también dio inicio a un gran auge económico: Silicon Valley existe por completo debido a la enorme industria que inició el humilde transistor.

Obviamente soy parcial, pero ¿creo que esta es una nueva “edad de oro”? De ninguna manera. Cosas nuevas y geniales en la ciencia de los materiales ocurrieron antes y volverán a suceder.

¿La ciencia de los materiales es solo otra “fiebre del oro”? Apenas. Históricamente, los nuevos materiales han permitido grandes innovaciones tecnológicas y eso significa nuevos mercados y beneficios económicos.

Dicho esto, la ciencia de los materiales se desarrolla lentamente porque implica una profunda comprensión química y física del comportamiento de la materia. Piensa 10-20 años lento. Por lo tanto, no espere que olas de materiales asombrosos se inunden en el transcurso de unos años.

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No lo estamos. Sin embargo, estamos en la cúspide de la edad de oro.

Estos materiales y sus propiedades únicas transformarán los próximos 50-100 años de la humanidad. Es completamente posible que, como tuvimos la Era Nuclear y la Era del Transistor, tengamos una Era del Carbono. Esta vez aún no se ha convertido en una realidad para la humanidad, pero cuando lo haga, lo marcarán como el comienzo de la misma.

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Muy pronto podríamos ver aumentar la producción a gran escala de estos materiales y, a medida que los costos disminuyan, veremos que estos materiales aparecen en casi todas las facetas de nuestras vidas. Estarán en nuestra electrónica y nuestros autos. Estarán en nuestras casas y ya están en raquetas de tenis, botes, armaduras y turbinas eólicas. Actualmente, las aplicaciones siguen siendo pequeñas y muy caras, pero su uso crece año tras año.

Entonces, para repetir, todavía no estamos en la Edad de Oro. Nos estamos moviendo hacia eso, pero no sabremos que estamos allí hasta que ya lo estemos, y puede que solo falten años o décadas. Yo compararía las ciencias materiales de hoy con los microchips a fines de los años setenta y principios de los ochenta. Tenía una computadora cuando tenía 6 años en 1984. Era una TRS-80 Extended basic 64k. Fue maravilloso y formó mi amor por las computadoras a una edad temprana. Tenía juegos y también podía escribir programas para ello. Pero realmente no vimos cómo las computadoras darían forma a nuestras vidas hasta casi una década después, cuando Internet aumentó en popularidad y las computadoras se convirtieron en una habilidad requerida en muchas industrias.

Aquí es donde estamos con estos nuevos materiales. Ni siquiera podemos adivinar qué podría ser el próximo, pero el futuro estará determinado por estos nuevos materiales y qué podemos hacer con ellos.

Anoop Kizhakath

Personalmente, creo que el cheque escrito por la era dorada de la investigación científica de los materiales no se podrá cobrar hasta que nuestras capacidades de simulación se pongan al día.

Prácticamente todo el análisis mecánico se realiza utilizando las propiedades “a granel” de un material … es decir, suponiendo que el material es homogéneo y tiene propiedades consistentes. Puedes jugar con eso un poco con algunos efectos anisotrópicos, pero el punto es que incluso con ese nivel de simplificación, las simulaciones a menudo se miden en la cantidad de horas que tardan en completarse.

Los materiales a nanoescala son excelentes y ofrecen una gran promesa, pero hasta que los ingenieros puedan usarlos fácilmente y evaluarlos en relación con su proyecto, no creo que veamos el impacto total de los nanomateriales.

Esta es una instancia de un principio más amplio con respecto a la traducción de la investigación a las aplicaciones … muy bien, aunque un poco sarcásticamente, ilustrado por xkcd.