No puedo hacerlo con los guantes.
Desde las casas en las que vivimos y los coches que conducimos
hasta la ropa que llevamos puesta y los platos que comemos...
todo está hecho de algo.
Y esa sustancia, ese material,
es lo que les da a estas cosas, estos objetos, su magia.
Me llamo Zoe Laughlin.
Soy diseñadora, fabricante e ingeniera de materiales.
¡Mira, está levitando!
Y he dedicado mi vida a investigar la inmensa variedad de materiales
que utilizamos para darle forma al mundo en el que vivimos.
Voy a compartir con vosotros mi pasión por esta fascinante ciencia.
¡Caramba!
Revelaré los materiales que más me fascinan y demostraré
por qué tienen una importancia vital para todos.
Nuestro conocimiento respecto a los materiales es mayor que nunca.
Así que hoy voy a enseñaros seis aspectos de la vida
que la ciencia de los materiales está cambiando para siempre.
Os enseñaré avances en medicina, construcción, moda, transporte,
seguridad y comunicaciones.
La velocidad a la que se producen estas innovaciones
significa que nos encontramos en el mejor momento para fabricar cosas.
Así que, bienvenidos a mi mundo, el maravilloso mundo de los materiales.
LA HISTORIA SECRETA DE LAS COSAS MATERIALES DE LA EDAD MODERNA.
Este es el Instituto de Fabricación,
en lo más profundo del corazón de la University College de Londres.
Un taller en el que mis entregados colegas y yo
trabajamos con miles de materiales.
Cada uno de ellos tiene características únicas,
las cuales dictan la forma en la que reaccionan bajo ciertas condiciones.
Por ejemplo, la forma en la que se doblan al ser golpeadas
o cómo reaccionan al calor.
Unas personas coleccionan discos, otras coleccionan arte,
pero este es mi arte.
Esto es lo que yo colecciono, materiales.
Y este pequeño y maravilloso muelle
es el tipo de cosas que tenemos en esta biblioteca de materiales.
Este está hecho de un metal llamado nitinol,
una aleación de níquel y titanio.
Los cristales de su interior tienen una propiedad específica
y si le aplicas energía en forma de calor,
volverá a adquirir su forma original gracias a su estructura cristalina.
Por ese motivo está muy extendido su uso en endoprótesis médicas
y prótesis valvulares cardiacas.
Esto de aquí me encanta.
Se parece al gato de mis padres.
Es muy suave y sedoso, pero se trata de acero.
Acero trenzado al cien por cien,
pero cada hilo tiene la décima parte del grosor de un pelo humano.
Es muy, muy fino.
Este es el tipo de tejido que se utiliza en ropa protectora
para hacerla a prueba de punzadas y cortes.
Este es otro material fabuloso, Aerogel,
desarrollado por el Laboratorio de Propulsión a Reacción de la NASA.
Cuando se fabricó por primera vez, era el sólido más ligero del mundo:
99,8 por ciento aire.
Lo utilizaron para mandarlo al espacio
y recoger el polvo que soltaban los cometas y es un material muy bonito.
Esta ciencia es una conversación constante entre materiales,
procesos y propiedades
para lograr avances en el diseño y la ingeniería
de nuestro mundo fabricado.
Y por eso es tan fascinante.
Hace dos siglos logramos fabricar el motor de vapor
porque desarrollamos materiales que pudieran soportar temperaturas altas
Comprender y controlar las propiedades de metales específicos
significaba que podíamos diseñar
los raíles por los que tenían que circular los trenes.
Ahora estamos experimentando con nuevas formas
de hacer que los trenes sean más rápidos y aún más eficientes.
Y nos estamos fijando en varios materiales nuevos increíbles
para inspirarnos.
Los raíles son impresionantes, pero, en realidad,
la ciencia de cómo funcionan apenas ha cambiado en los últimos 150 años.
Siguen funcionando con motores que tiran de vagones por las vías.
Y las ruedas del tren que están en contacto con las vías...
Bueno, en cualquier situación en la que un material
se deslice sobre otro va a producirse fricción.
Dejad que os lo demuestre.
Si giro esta manivela,
deberíamos ver los efectos que tiene la fricción en estos materiales.
Distintos materiales tienen coeficientes de fricción diferentes.
Conforme más lisos sean estos bloques de madera,
menos fricción generarán y se moverán con mayor facilidad.
Bien.
Da igual lo lisas que sean las ruedas y las vías,
ya que siguen estando en contacto.
Siempre habrá fricción, lo que empeora la eficiencia del tren.
El desafío del transporte es el de eliminar la fricción por completo
y, por el momento, conseguimos eso con imanes.
Llevamos intentando emplear imanes en el transporte desde los años 40.
Los ingenieros han llegado a la conclusión
de que creando un campo magnético bajo los vagones utilizando imanes,
se pueden evitar las vías inferiores y conseguir que el tren levite.
Los motores eléctricos pueden propulsarlos
a velocidades mucho mayores.
Un viaje de Londres a Edimburgo
podría completarse en menos de una hora.
Cinco veces más rápido de lo que se consigue ahora.
A estos trenes se les conoce como Hyperloops
y podrían llegar aquí en los próximos diez años.
Pero producir un campo magnético enorme para levantar algo tan grande
requiere muchísima energía y cuesta mucho.
Por lo que el sueño es encontrar la forma de lograr el mismo efecto
de forma mucho más eficiente.
Los científicos están trabajando
en una clase completamente nueva de material que permitirá hacer esto
con mucha menos energía y, aun así, conseguir que el tren levite.
Se les conoce como superconductores y tengo uno aquí.
Se trata de un superconductor de cerámica
compuesto de óxidos de itrio, bario y cobre.
A este superconductor en particular
se le da muy bien repeler campos magnéticos
y necesita mucha menos energía para hacerlo.
Así que, he colocado el superconductor
en un pequeño vagón de poliestireno.
Lo hemos puesto sobre una vía de imanes, los cuales queremos repeler.
Debería ser capaz de levitar por encima de la vía.
Únicamente lo hace con mucho frío.
En este caso, a menos 196 grados Celsius
utilizando nitrógeno líquido.
Vamos allá.
Parece que está hirviendo y realmente lo está,
ya que, en comparación con el nitrógeno líquido,
esto está muy caliente.
Lo estamos enfriando, lo estamos enfriando.
Tenemos que seguir vertiendo encima para disminuir la temperatura.
Vale, veamos.
Está levitando.
Vaya.
Eso de ahí es un superconductor que levita.
Muy delicado y en equilibrio gracias a esta franja de aire.
Esa franja de aire es gruesa y firme.
No es como el típico campo magnético
en el que se siente que empuja y tira.
Está bloqueado en una especie de espacio con aire.
Voy a darle un empujón.
El superconductor se comporta de forma similar al hyperloop.
Utiliza levitación magnética
y mantiene al tren en su lugar sin electricidad.
Pero el problema es que, cuando se caliente,
el efecto superconductor termina y vuelve a caer a la vía.
Por lo que durará mientras lo mantengamos frío.
Y mantener este material frío requiere mucha energía.
Los ingenieros chinos son los que más se han acercado.
Sus trenes Maglev levitan con superconductores y nitrógeno líquido
para mantener la temperatura baja.
Pero, al igual que con el hyperlook, resulta increíblemente caro.
Por el momento, esto no nos sirve como solución
para el viaje sin fricción,
pero, si conseguimos que estos superconductores funcionen
a temperatura ambiente,
podríamos tener algo.
Aunque siempre estarás limitado a viajar por vías.
Para viajar a velocidad de verdad, necesitas hacerlo por aire.
Y los últimos avances para mejorar el viaje por aire
tienen que ver con los revestimientos.
Los revestimientos pueden ser utilizados
para cambiar las propiedades de un material en concreto.
Puedes mejorar lo que hace o hacer que sea algo completamente distinto.
Resulta posible convertir un material como este
en algo que sea muy hidrófobo, que repela el agua y que no lo absorba.
La misma servilleta de papel.
Esta vez cubierta
con un revestimiento hidrofóbico a nanoescala
y veréis la diferencia.
El agua fluye por encima.
Totalmente seca.
Incluso puedo quitarle los restos de agua soplando.
Intentémoslo con vino tinto, que mancha mucho.
Este revestimiento hidrofóbico
emplea trozos de cristal microscópicos
para cambiar las propiedades y el comportamiento del papel.
Las empresas aeroespaciales
están investigando revestimientos cerámicos
para cambiar el comportamiento de componentes clave de los motores.
Un avión de reacción
produce 24 toneladas de Co2 por cada 1500 kilómetros, lo cual es mucho.
Por eso, los fabricantes de motores
necesitan desarrollar materiales nuevos para que el viaje por aire
sea más eficiente y menos dañino.
Un motor de avión de reacción moderno genera temperaturas
de alrededor de dos mil grados centígrados.
Más que el punto de fusión
de la mayoría de los materiales que lo componen.
Una de las personas responsables de averiguar cómo evitar
que estos componentes fundamentales se derritan
es el ingeniero jefe Andy Geer.
Hola, soy Zoe.
-Hola.
Gracias por acompañarme.
Vaya, así que esto es una hoja de motor de turbina de avión.
Es de un motor de turbina de avión.
Es diminuta.
¿Cómo es que no se derrite?
Mantenemos el metal frío por medio de aire frío
que atraviesa los agujeros de la hoja de metal.
El flujo de aire
reduce la temperatura de la superficie de las hojas
hasta 1400 grados centígrados.
Pero Rolls Royce ha desarrollado un revestimiento
que puede disminuirla más aún hasta los 1150 grados.
Esta es una hoja más moderna.
Vaya, es mucho más lisa.
El revestimiento blanco es un diseño cerámico
para aislar al metal del gas caliente.
¿Es un revestimiento de protección?
Sí.
¿Significa que puede operar de forma incluso más eficiente?
Contribuye enormemente en que los motores sean mucho más eficientes.
Es impresionante.
Pero la mejor forma para aumentar la eficiencia
sería reducir el peso total del motor.
Y la cerámica también está teniendo un papel fundamental.
Nos plantamos delante
de uno de nuestros motores de investigación avanzados,
con el que podemos llevar a cabo el desafío
de eliminar parte del metal del motor.
Este es un ejemplo de una aleación de níquel de un segmento de sellado.
Una pieza estándar.
Es tecnología actual.
Lo cierto es que pesa mucho.
Ahora lo reemplazaremos por algo como esto.
Se nota que es mucho más ligero.
Es muy ligero.
Es como sujetar un trozo de plomo y un trozo de madera.
Hay una diferencia importante.
Es mucho más ligero.
Un momento, tengo que...
¿Esto es material cerámico?
Sí, es metal cerámico.
Los ingenieros unen fibras de carburo de silicona y las hornean,
tal como se hace con la mayoría de los tipos de cerámica.
Madre mía.
Soporta temperaturas muy altas, no necesita el flujo de aire frío.
Entonces, si lo fabricas de cerámica, no necesitas enfriarlo.
Eso es.
¿Que sea así de ligero implica que el motor será más eficiente?
Sí.
Cada kilo que le quites al motor
es un kilo menos que tienes que elevar del suelo.
Necesitas mucha menos energía y, por lo tanto,
mucho menos combustible para que el avión despegue.
Esto es extraordinario.
Nunca había visto algo como esto.
Parece un objeto alienígena, muy futurista.
Es el futuro.
Un sector que siempre trata de innovar es la medicina.
Y, de nuevo, el desarrollo de los materiales es fundamental.
No solo en nuestros hospitales y quirófanos,
también en el interior de nuestros cuerpos.
La odontología supone en torno a 3000 millones y medio de euros
del presupuesto del Servicio Nacional de Salud en Inglaterra.
Gran parte de ello se gasta
en reemplazar dientes dañados con implantes y coronas.
Pero que te arreglen un diente no te garantiza que dure.
Esto es zirconio, un material cerámico
que se encuentra en la naturaleza en un mineral llamado baddeleyita.
Este es el material que calientan en un horno
y convierten en bloques sólidos como este,
los cuales son moldeados para fabricar coronas, dientes falsos.
Este es uno que ha sido moldeado.
Ahí está el pequeño diente.
Y aquí está como corona.
Y es estupendo.
Es resistente y dura bastante, pero no toda una vida.
Y ese es el problema.
Tendrá que ser reemplazado.
Estas coronas poseen una estructura muy compacta
de granos micrométricos de zirconio.
Más pequeños en diámetro que un pelo humano.
Puede parecer diminuto,
pero la humedad sigue colándose entre los huecos.
Teniendo en cuenta que la boca es un entorno muy hostil,
ya que hay muchos ácidos e incluso solamente la humedad da lugar
a algo llamado envejecimiento hidrotérmico,
lo cual hace que la cerámica se desgaste.
Si pudiéramos reducir el tamaño del grano,
el material sería más duradero.
Para demostrarlo, tenemos azúcar en dos formas diferentes.
El terrón representa un implante de zirconio moderno.
El bloque transparente es una forma de azúcar más resistente y densa.
Tenemos un terrón de azúcar granulado y otro más sólido.
Y cuando los sumerjo en el agua...
Como cabe esperar,
el terrón de azúcar granulado se empieza a deshacer.
Hay más huecos en su superficie por los que entra la humedad.
Y esta es la forma en que, con el tiempo,
el envejecimiento hidrotérmico
afecta a las coronas estándar de zirconio.
Pero, en cuanto al bloque sólido de azúcar, sucede otra cosa.
Este tiene una estructura más fina y apenas se deshace.
El desafío para los dentistas es fabricar una corona
que sea inmune al envejecimiento hidrotérmico.
Y los científicos de la Universidad de Loughborough
creen tener la respuesta.
El profesor Balathadi Alafan
ha creado un nuevo proceso impresionante.
En lugar de utilizar las partículas micrométricas corrientes,
por primera vez, está utilizando zirconio a nivel nanométrico,
el cual crea una estructura en la que los huecos
son demasiado pequeños para que penetre la humedad.
Zoe, la fascinante resistencia al envejecimiento hidrotérmico
se debe a esta estructura de grano nanométrica tan maravillosa.
Esta es la generación actual.
Es extraordinaria.
Hemos logrado pasar de esto a eso.
Y eso es lo que nos ha dado el producto final,
que es un diente eterno
que posee inmunidad total respecto al envejecimiento hidrotérmico.
Así que, ¿es esta estructura de grano diminuta
la que le da su cualidad eterna?
Eso es.
Las nuevas partículas nanométricas de zirconio
crean una estructura mucho más duradera
porque son increíblemente pequeñas.
Y, debido a que son tan finas,
caben por la boquilla de una impresora 3D de alta resolución,
lo que significa que se pueden imprimir dientes nuevos a medida.
-Ahora voy a mostrarte cómo fabricamos un implante dental
con una impresora 3D.
Ella es Umang, está haciendo el doctorado conmigo.
Ya has imprimido dos.
Son molares perfectos.
Por supuesto.
-Aquí tenemos un molar que ha sido escaneado
usando los registros de un paciente real.
Introducimos los datos en el programa
y el ordenador le dice a la impresora lo que imprimir.
-Solo lleva unos 20 minutos imprimir un molar.
Y es reluciente.
Esto de aquí es la jeringa.
La habéis rellenado con el material.
-Eso es.
Y, al igual que una manga pastelera,
la extrude por esta boquilla diminuta.
Eso es, sí.
Se denomina microextrusión.
Esta boquilla es de un tamaño diminuto.
La pasta utilizada, ¿es muy líquida?
-Mira.
Qué bien.
Tiene una consistencia muy similar a la crema corporal.
Sí.
Y es un poco pegajosa.
Sí, tiene que ser pegajosa para que la forma aguante.
Para solidificarla, debe estar una hora en un horno microondas.
El calentamiento rápido endurece la nanoestructura
y le da su forma final,
lo que significa que el diente no puede romperse.
-Este es un diente de los nuestros que ya ha pasado por el microondas.
Sí.
Este es el resultado cuando esté completamente denso.
Ha disminuido bastante.
¿Cuánto lo ha hecho?
Probablemente un 40 por ciento.
Sí, sí.
El hecho de imprimir un polvo con una estructura tan pequeña
y luego utilizar un horno microondas para calentarlo le da esa propiedad
que hace que resista al envejecimiento hidrotérmico.
Sí, desde luego.
Es el material y el proceso.
La combinación hace que se logre un producto
que sea completamente inmune al envejecimiento hidrotérmico.
Así que este es nuestro diente eterno.
Sí.
Estas maravillosas coronas eternas ya están listas para su uso,
lo que significa que las piezas de repuesto tan caras
podrían ser un recuerdo.
No es solo en odontología donde la ciencia de los materiales
está logrando avances respecto a la tecnología de implantes.
En la ortopedia, el titanio es fundamental.
Es ligero, es muy resistente
y lo más importante es que es biocompatible.
Lo que significa que puede ser implantado en el cuerpo
sin provocar ninguna reacción adversa.
Pero se emplea para reconstruir huesos y eso crea problemas,
ya que el hueso y el metal no suelen ser una buena combinación.
Y eso es porque, al contrario que el titanio,
el hueso es un material vivo que se mueve y no deja de crecer,
lo que causa problemas a la larga.
Aquí tenemos un poco de madera y un tornillo para simular el hueso
y el implante de titanio que une los huesos.
Al principio cumple su trabajo,
la articulación de la rodilla funciona de nuevo.
Pero, a la larga, esto empezará a soltarse y desgastarse.
Puede que, bajando una cuesta, te tuerzas un poco la rodilla.
Poco a poco, el hueso fallará y, en el peor de los casos,
el titanio causará daños en el hueso,
lo que conllevará diversas operaciones costosas.
Resulta complicado crear algo para unir huesos.
Lo que se busca es algo que se convierta en parte del hueso.
La mejor forma de lograrlo es crear un implante poroso que deje espacio
para que crezca el hueso.
Imaginaos que esta esponja es nuestro implante.
Estoy mezclando un poco de yeso que simulará el crecimiento del hueso.
Lo vierto...
Cuando el yeso entre en contacto
con la esponja porosa que simula a nuestro implante, se retrae.
A los cinco minutos, el yeso se seca.
Aquí lo tenemos.
Nuestro compuesto de esponja con yeso.
El implante y el hueso.
Este proceso que le permite al hueso crecer en torno a esta estructura
daría lugar a una unión mucho más robusta y segura
entre los dos materiales.
Pero el desafío es fabricar algo como esto
con un material que sea mucho más resistente.
Y la forma de llevarlo a cabo es con este polvo de titanio.
En esta fábrica pionera de Staffordshire,
están fabricando una nueva generación de implantes de titanio
que permiten que crezca el hueso.
-En esta máquina se utiliza material de titanio en polvo
y se puede ver que tiene una consistencia similar a la harina.
La pieza que estamos fabricando hoy es la parte que va en la pelvis.
Esta máquina tiene la capacidad de fabricar formas de titanio complejas
que no podrían fabricarse de manera convencional.
Deposita una capa de polvo de titanio y luego utiliza
cuatro láseres para derretir el titanio y crear un metal sólido.
Lo hace una y otra vez formando capas
para conseguir diseños muy complejos.
Estas son las piezas que hemos sacado de la máquina antes.
Poseen una superficie con una textura porosa preciosa,
la cual está optimizada
para maximizar el potencial del crecimiento del hueso.
De forma similar a mi esponja del taller,
esta estructura porosa posee miles de huecos diminutos
que permiten el crecimiento del hueso.
Dando lugar a la creación de un vínculo mucho más seguro
que lo logrado en el pasado.
Este es un implante de cadera humano y es fantástico
porque se une con el hueso de forma tan perfecta
que reduce la necesidad de operaciones costosas
en las que tendrías que reemplazar implantes cada varios años
y, conforme envejeces, eso es algo que conviene evitar.
Por lo que no solo mejora la calidad de vida,
sino que te la cambia por completo.
Y los pacientes ya han empezado a notar sus beneficios.
Este es Archie, uno de los primeros perros
en recibir un implante de titanio poroso.
-Levántate, buen chico.
-La primera vez que vimos a Archie fue hace cinco años,
cuando vino con una fractura en una de sus extremidades traseras.
Esta zona oscura representa vacío
y para que el cuerpo rellene ese hueco con hueso
harán falta meses en ciertos casos.
Ahí es donde entran los implantes de titanio poroso.
Aquí tenemos una radiografía de un perro.
El tamaño de la pata y la estructura
han sido optimizados con este implante,
que le permite un crecimiento de hueso rápido.
El implante acaba quedando unido al hueso.
Ese implante debería durarle el resto de su vida.
Y por ahora está dando resultados.
Su rango de movimiento es fantástico.
Puede flexionar de manera normal.
-Genial.
Buen chico, Archie.
Ahora puede caminar de nuevo y disfrutar de la vida.
No me lo imaginaba sin el implante, la verdad.
Le gusta estar metido en todo.
Creo que está contento.
-Bien.
La industria de la construcción
siempre anda en busca de materiales nuevos.
Los edificios modernos tienen mayor eficiencia energética que nunca
y cada vez están hechos de productos más sostenibles.
Aun así, la construcción supone la sobrecogedora cifra
del 33 por ciento de los desperdicios del Reino Unido
y algunos de los materiales
empleados para construir nuestras viviendas pueden ser peligrosos.
Bueno, esto es un tablero de madera de densidad media.
Es un material muy útil porque es muy liso, no tiene vetas
y se le puede dar forma y cortar como quieras,
pero lo cierto es que resulta bastante dañino a nuestra salud
y al medioambiente.
Contiene formaldehido
y, si lo taladras o lo sierras y se genera polvo,
has de llevar puesta una mascarilla.
Resulta peligroso respirarlo.
Yo ni siquiera lo permito en el taller.
Pero ¿y si hubiera un material que no solo fuera más seguro,
sino también más sostenible?
Hemos sabido de las propiedades cancerígenas
de la madera de densidad media desde los años 80,
pero aun así es un material muy utilizado en la construcción.
Así que el desafío es fabricar un material que sea resistente,
pero sin los aditivos dañinos de este material.
En esta comunidad de fabricantes de Londres Oeste,
una empresa emergente cree haber encontrado una solución práctica
en la que el componente clave
es un material orgánico que procede de una fuente sorprendente.
-Hola, soy Rob.
Hola, Rob.
-Soy Roan.
Hola, Roan.
Este es el laboratorio de patata, nosotros somos Chipsboard.
Es la creación de Rob Nicol y Roan Minkley.
-Aquí es donde empezamos con los restos de patata.
Recibimos esto de uno de los mayores fabricantes de patatas del mundo,
en el Reino Unido.
Madre mía.
Son las mondas y restos que no se utilizan en la comida.
Está fermentando.
Lo procesamos con nuestra receta especial.
Los restos de patata son tratados
para que se mezclen y luego se vierten directamente en el molde.
¿Lo echo aquí?
Sí.
Ya está listo para ir a la prensa.
Vaya, mira esto.
Es una bestia.
La llamamos Zoe.
No, Zoe no es una bestia.
Se llama Zoe.
Una vez quitada la humedad,
el material se secará y formará una estructura densa y sólida.
Y aquí está.
Aquí tienes el material.
Son como cereales gigantes.
Esta es la tabla que hemos fabricado
y, cuando se seque, será una tabla de patata.
Una chipsboard.
Chipsboard.
Es recia, es buena.
Sí.
Vaya.
No huele a nada.
Estamos trabajando en otras muestras.
Las posibilidades son infinitas
en el sentido de que no hay razón para no construir una casa,
una caseta, edificios o un evento con restos de patata.
Ese es nuestro sueño.
Al otro lado de la calle,
otro par de inventores trabajan con materiales orgánicos
que esperan que un día nos puedan servir para cultivar edificios.
¿Hola?
-Hola.
Hola, tú debes ser Ehab.
Yo soy Zoe.
Y Francesco, ¿verdad?
Esto es increíble.
Es como si una caseta de jardín
se fusionara con un laboratorio de chiflados.
¿A qué os dedicáis?
-Aquí es donde desarrollamos todos nuestros materiales.
Uno de ellos es el micelio, la parte vegetativa de la seta.
La parte vegetativa de la seta.
Así que, lo que vemos en el supermercado es...
Es el fruto.
Y el micelio es lo que suele estar bajo tierra.
Los ingenieros han descubierto
que el micelio de los hongos es muy resistente.
Si se aprovecha correctamente,
podría ser una alternativa práctica al bloque de construcción corriente.
Tratáis de desarrollar micelio.
Bueno, un material de construcción basado en hongos.
¿Podríamos construir estructuras con ese material?
Sí, cultivar tu propia casa.
Cultivar tu propia casa, me encanta, me encanta.
¿Puedo ver un poco?
Sí, claro.
Esta es una pieza.
Parece hecho de poliestireno.
Sí, desde luego.
Es un buen reemplazo para materiales de espuma,
los cuales son de los que más dañan a nuestro planeta.
Le hemos dejado una seta por aquí...
Un poco del fruto.
Le brota una seta de verdad.
¿Cómo le habéis dado esta forma?
Utilizamos un molde,
lo llenamos con un sustrato, desde materiales sintéticos a orgánicos,
y lo rellenamos con micelio para que adquiera la forma del sustrato.
Esa es otra de las propiedades increíbles de esta sustancia.
Crece increíblemente bien.
No importa el espacio que le dejes,
lo ocupará sin importar lo que se encuentre.
-Hemos presenciado como el micelio ha descompuesto todo tipo de materiales.
Lo hemos visto descomponer una lata de aluminio.
Un momento.
¿El micelio se come al metal?
Sí, algunas cepas de micelio pueden incluso descomponer el plástico,
por lo que es un material impresionante.
Vale.
Entonces, en un punto esto no era micelio,
sino una estructura con esta forma.
¿Le pusisteis el micelio, creció, se lo comió y se convirtió en esto?
-Sí, una vez lo ha colonizado por completo, matas al micelio
y este es el resultado.
Vaya.
El equipo de Ehab ha diseñado un sistema de bloques de construcción
entrelazados utilizando micelio,
lo que permite dar forma a una variedad de diseños de construcción.
Pero, para que crezca hasta la forma requerida,
el hongo necesita alimentarse de algo.
Y no es muy quisquilloso con la comida.
Estamos cocinando una especie de sopa rica en nutrientes
para que se alimente el micelio.
-Es comida para el micelio.
El material fibroso hace que sea más resistente
mientras que los restos de patata aumentan el volumen,
pero también es más frágil.
Aquí tenemos restos
que las tostadoras de café nos donan cada semana y les fabricamos micelio.
Solo derivados y productos de deshecho.
Sí, con eso trabajamos.
Le introducimos unas cucharadas de nutrientes esenciales
y un poco de agua para darle impulso inicial al micelio.
Un poco de azúcar y mucha agua.
A la temperatura adecuada empezará a crecer.
Y creo que voy a hacer mi propia contribución.
Puedes utilizar cualquier fibra, como el cáñamo, el algodón o...
¿Qué hay del pelo?
Nunca lo hemos hecho antes.
Hagámoslo.
¿Tienes unas tijeras?
Sí.
¿Estás segura?
Creo que deberíamos probar.
Vale, sí.
Vale, sí, hagámoslo.
Vale.
Bien, allá vamos.
Mezclémoslo.
Genial.
Y luego la mezcla pasa por un pasteurizador
para matar a cualquier bacteria
que pueda interrumpir el crecimiento del micelio.
Francesco lleva una quincena
cultivando micelio en grano de centeno.
Ya está listo, así que tengo que ponerme el traje y las botas
para vérmelas de cerca con el hongo.
Vaya, esto son granos mezclados con micelio
y el micelio ha empezado a crecer.
¿Lo blanco es el hongo?
Sí, exacto.
El micelio ha infectado el grano de centeno y ahora podemos verter
nuestra mezcla de sustrato en el molde de bloque de construcción.
Hierba, café...
Pelo.
Un poco de pelo.
Fantástico.
Me siento desproporcionadamente orgullosa
y todavía ni ha empezado el proceso.
Ahora lo pondremos en una habitación oscura con la temperatura controlada
para que pueda crecer.
Al volver a mi taller,
hay una propiedad más acerca de este material que quiero investigar.
El primer producto de construcción
que van a llevar al mercado Ehab y Francesco es aislamiento de micelio,
ya que dicen que es muy bueno para aislar temperaturas extremas
y a mí me encanta lo extremo.
Mi idea es quemar la base con un soplete
y arriba irá un helado de chocolate.
Ahí va bien.
Recién sacado del congelador.
Vamos allá.
Mirad esto, es precioso.
Se está quemando por completo por debajo.
Está al rojo vivo.
Las varillas de metal están brillando,
el micelio se está quemando,
pero si quito el soplete, se extingue al momento.
Hay bastante humo.
Caramba.
Pero aquí está la prueba.
El helado sigue frío y no hay ni una mancha de chocolate en el micelio.
Madre mía, está helado.
Es estupendo.
Un helado de chocolate intacto y sin derretir.
El micelio se autoextingue.
Deja de quemarse cuando apartas la fuente de calor.
Pero ¿cuál ha sido su grado de resistencia al efecto de la llama?
Vale, echemos un vistazo.
Es impresionante.
Merece la pena recordar
que el soplete produce una llama de más de mil grados centígrados
y la he mantenido muy cerca del micelio.
Pero ni siquiera ha llegado a la mitad del material.
Es impresionante.
Pero no solo es un aislante fantástico,
sino que a mí esto me dice que en el futuro emplearemos
la potencia de la naturaleza para cultivar nuestras propias viviendas.
Y la industria de la construcción
no es la única que tiene la vista echada en esa dirección.
El británico medio gasta más de 1100 euros al año en ropa,
pero nuestra obsesión por la moda
supone un gasto medioambiental enorme.
Para fabricar una sola camiseta de algodón
se necesitan 2700 litros de agua
y la producción de cuero utiliza ácidos y metales pesados dañinos.
Por lo que, ¿y si pudiéramos encontrar un material
que fuese neutro en carbono y biodegradable?
Un fabricante cree que un material llamado pinotex
podría ser la solución.
Carmen, has desarrollado un tejido completamente nuevo
derivado de una fuente sorprendente.
-Pinotex es un material nuevo
procedente de la fibra de las hojas de las piñas.
Fibras de hoja de piña.
Vaya, así que es un producto desechado
de la industria agricultora de piñas.
Sí, eso es.
Lo que estamos haciendo con ello es este nuevo material.
Lo puedes ver.
Vaya.
Es flexible, resistente, se puede labrar,
se puede teñir de distintos colores
y lo que fabricamos con él son zapatos, bolsos, pequeños interiores
y estamos empezando a fabricar los interiores
de la industria automovilística.
El pinotex empieza con esto.
¿Estas son las fibras del interior de las hojas?
Del interior de las hojas.
¿Cómo consigues que las fibras sean del mismo tamaño?
De momento estamos trabajando con cooperativas agrícolas de Filipinas.
Es muy resistente.
Sí, lo es.
Vaya.
Yo soy muy fuerte, pero esto es impresionante.
Lo es.
Mucho más que el algodón.
Sí, es ocho veces más resistente que el algodón.
De esto pasamos a esto de aquí.
Vaya, es como fieltro.
Es como fieltro, sí.
Por supuesto, esto no está terminado porque necesita piel.
Ahora iremos a eso.
Sí, iba a decir que estas tienen unos acabados fantásticos.
Exacto.
Para llegar a esto no utilizamos agua ni químicos.
¿En serio?
Por lo que es un material biodegradable y natural maravilloso.
De hecho, procede de un material de desecho.
Lo procesáis y conseguís otro producto.
Nos ha llevado mucho tiempo, pero aquí lo tienes.
Es realmente único.
Un proceso y un material nuevos.
Un proceso y un material nuevos, exacto.
Carmen me ha dado un montón de regalos de pinotex.
Estoy deseando llevarlos al taller.
Qué montón de cosas.
Bueno...
Veamos qué tenemos.
De color dorado, muy bonito.
Vaya, es adorable, robusto y también suave.
Se parece al cuero, pero es respetuoso con el medioambiente,
así que estupendo.
Llamativo.
Mirad esto, son estupendos.
Madre mía.
Mirad esto.
Vaya.
Todo esto proviene...
de una planta de piña.
Las hojas de este pequeñín.
Las fibras son realmente duras.
Lo conseguí.
Mirad esto, ahí están.
Las fibras de la hoja de la piña que llegan hasta el extremo de la hoja.
Ahí están.
Ahora intentaremos fabricar algo.
Se corta bien.
La hora de la verdad.
Resulta mucho más fácil de coser que el cuero.
Se cose muy bien.
Ya está listo.
Sin ningún tipo de finura,
pero podría ser una funda para un portátil o una tablet.
Es un material muy bueno.
Bueno, tengo que probarme esa chaqueta.
Es demasiado buena, lo es.
Sí.
¿Qué aspecto tengo?
Si materiales como el pinotex se ponen de moda,
podría ser el comienzo de una revolución en la moda
sin desperdicios ni culpa.
En los lugares públicos, las medidas de seguridad son una realidad.
En los últimos 20 años, se han realizado esfuerzos enormes
para idear formas cada vez más fiables
de mantenernos a salvo.
Y, de nuevo, la ciencia de los materiales está a la vanguardia.
Olvidaos de lo que veis en las películas.
El cristal antibalas solo funciona ante varios disparos
y luego puede atravesarse.
Además, tiene que ser muy grueso.
Y cuando estalla una bomba, es devastador.
La metralla y el estallido de las bombas son los que más matan.
Algunos científicos están investigando formas
de mejorar las cualidades protectoras de los materiales.
Pero es complicado porque la paleta que podemos utilizar es limitada.
Hay dos formas en las que los materiales soportan los impactos.
Una es la que se conoce como deformación plástica,
lo que viene a ser doblarse y abollarse.
Y muchos materiales lo hacen.
El plomo, por ejemplo,
puedo deformarlo solo con las manos.
Otros materiales necesitan un poco más de fuerza para deformarse.
Esta es una lámina de aluminio.
Con esto servirá.
Se ve claramente la deformación por el impacto.
De nuevo, absorbe la energía deformándose.
Otros materiales, al ser golpeados, se rompen y se hacen añicos.
El cristal templado.
Son las dos principales formas
en las que los materiales reaccionan al impacto.
O se deforman o se hacen pedazos.
Lo que se busca es un material que sea muy ligero, barato
y que pueda absorber la energía de impactos de alta velocidad.
A diferencia de este cristal que produce fragmentos peligrosos.
En el Imperial College London, Jose Videira y Gianmaria Bullegas
son científicos de los materiales con una misión.
-Mezclamos los dos polvos.
-Mezclo las resinas.
Trabajan en un material compuesto revolucionario
que podría ser utilizado en los lugares públicos para protegernos
de una forma completamente nueva.
-Lo que intentamos lograr
es una revolución en la tecnología de blindaje que no se ha visto
desde que se introdujo el kevlar en los años 70.
Lo que tenemos es un mecanismo físico de absorción de energía
totalmente nuevo.
Es muy bueno contra la energía rápida y los proyectiles muy veloces.
-Será muy efectivo con proyectiles
que se muevan hasta a siete kilómetros por segundo.
Y de cualquier forma y tamaño, algo que por el momento
es muy difícil de lograr con la tecnología de blindaje tradicional.
Su producto se llama syntec.
Está hecho de dos polímeros y dos polvos cerámicos de alto secreto.
-Tenemos una cerámica con la que sucede toda la magia.
La cerámica en sí misma recibe la onda expansiva,
absorbe la energía de la onda y la disipa como calor.
Gianmaria y Jose preparan dos muestras inusuales
con la intención de hacer una prueba de destrucción.
-Estos son nuestros bizcochos de muestra.
-Bizcochos a prueba de balas.
-A prueba de balas.
-Los mejores bizcochos que hay.
-Eso es.
Gianmaria y Jose van a someter su material especial
al estrés y a los impactos que se producen en una explosión.
Esta es una resina normal a la que le habéis añadido
vuestros ingredientes especiales con partículas en su interior.
-Exacto.
Posee nuestro compuesto especial, que aprovecha esta nueva física.
¿Nueva física?
Mientras que la mayoría de los objetos absorben energía
fracturándose o doblándose,
esto utiliza la termodinámica
para absorber y disipar la energía a mucha velocidad.
Antes incluso de fracturarse ni doblarse.
El primer principio de la termodinámica
dice que la energía nunca se destruye, solo se transforma.
En las explosiones, la energía se disipa
cuando el material se destruye y sale volando en forma de metralla,
pero se espera que este nuevo material, en cambio,
convierta la energía cinética del impacto en calor.
Y los proyectiles no podrán penetrarlo.
La física tradicional dice que se rompe o se dobla.
Correcto.
Esta nueva física...
Termodinámica.
Absorbe y disipa el calor.
Ningún otro material que se emplee para la defensa
utiliza la termodinámica como mecanismo de protección.
Sí, lo normal para probar un blindaje
es dispararle y ver si el proyectil lo penetra o no,
así que vamos a disparar ambas muestras.
Según lo esperado,
el proyectil atravesará esta muestra y no podrá atravesar esta.
Vale.
Al campo de tiro.
-Estas son las instalaciones de tiro del Imperial College.
Aquí lanzamos proyectiles como este a velocidades de 600 metros por segundo
¿Y aquí es donde pondremos las muestras?
Correcto.
¿Y estará al vacío?
Correcto, sí.
Además, evitará que ningún trozo nos salte a los ojos.
Bien.
Me han mandado aquí para estar a salvo.
Desde aquí vamos a disparar la bala.
Primero, la muestra de control sin los ingredientes cerámicos secretos.
320 kilómetros por hora.
Disparo en tres, dos, uno...
Sí, vaya.
Hay restos por todas partes y un agujero de bala limpio.
Con la cámara lenta se puede ver claramente que el proyectil
no se ha ralentizado con el impacto.
Lo que significa que la resina no ha absorbido nada del impacto.
Este es el resultado de la primera prueba.
Como esperábamos, el proyectil lo ha atravesado y, de hecho,
se puede ver que ha roto el material que estaba detrás.
Ahora es el momento de probar el syntec.
¿Puede ser este material compuesto
el próximo gran avance en tecnología de seguridad?
Bueno, vamos a por la segunda.
Vamos allá.
320 kilómetros por hora.
Disparo en tres, dos, uno...
Vale.
Listo.
-Vale.
Venga, veamos qué tal.
Una pequeña parte del recipiente que contenía la muestra se ha roto.
Parece que no ha funcionado,
pero entonces aparece el proyectil totalmente intacto.
¡Ha rebotado!
Un momento, deja que lo vea.
Es fascinante.
No lo ha atravesado.
Ha roto un poco el recipiente, pero no lo ha atravesado.
-Quien sea que esté detrás sigue con vida.
La muestra de syntec solo tenía cinco milímetros de grosor
y aun así el proyectil, que se movía a 320 kilómetros por hora,
ha rebotado.
Aquí están los resultados de ambas pruebas,
pero ha sido algo increíble de presenciar,
sobre todo con la cámara lenta.
Y este es el resultado
con solo añadirle vuestro polvo cerámico a esta resina.
En el mismo momento del impacto,
conforme el proyectil chocaba con el material,
se produce una acción termodinámica
que absorbe toda esa energía y la transforma en energía térmica.
Se ha podido ver.
Hemos visto cómo se movía a mucha velocidad y caía despacio.
Y el motivo de la deceleración ha sido la termodinámica.
-El impacto es como un interruptor que activa a la cerámica.
Es impresionante.
Hemos visto unos resultados magníficos en el laboratorio pero,
¿cuáles os imagináis que pueden ser sus aplicaciones en el mundo real?
-Abre la puerta a un mundo nuevo de aplicaciones,
tanto como para el mercado de protección militar
como para aplicaciones civiles.
Se podría añadir syntec a vehículos y edificios,
absorbiendo impactos y protegiendo a la gente de alrededor.
-Desde centros comerciales, aeropuertos, estadios, escuelas...
Puede llegar a ser accesible para todos.
Algunos de los materiales más antiguos que tenemos
son los más útiles para nosotros y los más comunes.
Uno de los placeres de ser una entusiasta de los materiales
es que te puedes deleitar con ellos en cualquier parte y momento.
Incluso en un día horroroso como hoy,
pienso en lo extraordinario
que resulta tener un material que es transparente,
que me está protegiendo del clima,
que está generando un efecto acústico fantástico
al caer el material líquido del cielo sobre él.
Estoy caminando por una playa con material antiguo,
arena bajo mis pies.
Es increíble.
La arena es uno de los materiales más abundantes del planeta.
Y en el momento en el que los humanos se las ingeniaron
para transformarlo en esto, vidrio, empezó la revolución.
Los egipcios fabricaban joyas con ello,
los romanos objetos funcionales como este pequeño bote para medicinas.
Y en la actualidad revestimos rascacielos con ella.
Enviamos datos con ella.
Es preciosa, importante y funcional.
Se trata de un material extraordinario.
Si lo calientas, puedes manipular y dar forma al vidrio con facilidad.
En cuanto alcanza los 1300 grados Celsius,
adquiere un estado más líquido.
Y puedo empezar a hacer cosas muy interesantes con él.
Mirad esto.
En cuanto se derrite el vidrio,
tiene la capacidad de reducirse a varas finas como esta.
Si sigo y creo fibras finas de vidrio,
también tiene la capacidad de conducir la luz.
Se convierte en un cable de fibra óptica.
No es algo nuevo, pero es increíble.
Y, si sitúo un extremo en la linterna,
veréis cómo canalizan la luz.
La luz viaja por el cable de fibra óptica.
Entra por un extremo y sale por otro.
Encendido, apagado.
Los datos que viajan por cables de fibra óptica, al igual que la luz,
nos proporcionan internet.
Pero utilizar luz para atravesar
kilómetro tras kilómetro de cable de fibra óptica
no es tan sencillo como podría parecer.
He venido a la Universidad de Southampton,
la institución que creó la tecnología de fibra óptica.
Dos miembros del equipo me harán una demostración
con un láser y un depósito de agua reemplazando la fibra de vidrio.
¡Vaya!
Es increíble.
Sí.
Que la luz baje por el cable depende de un reflejo interno total.
El ángulo en el que rebota la luz
entre las superficies internas del vidrio.
Este es el reflejo interno del rayo láser dentro de este canal de agua.
Sí, eso es.
Situamos el agua en un ángulo a través del agua
en el que choca con la superficie.
Si actúas correctamente, el ángulo se refleja al cien por cien de la luz.
Y esto demuestra exactamente
lo que ocurre a través del vidrio de una fibra óptica.
Correcto.
Se necesita que la luz esté en el ángulo crítico y correcto
para que se refleje a lo largo de toda la fibra óptica
hasta donde lo quieres llevar.
El ángulo crítico.
-Podemos mostrarte cómo viaja la luz a través de una curva.
Vale.
Dentro del agua.
Si encendemos el láser, se ve impresionante, ¿verdad?
Es una maravilla, vaya.
De hecho, se puede ver el rayo láser rebotando en el interior de la curva
Es fantástico.
Es como una combinación
entre un sable de luz de Star Wars y hacer pis o algo así.
La universidad fabrica cables de fibra óptica a escala industrial
en sus instalaciones.
Comienzan como una vara gruesa de vidrio puro.
Madre mía.
Lo calientan en el horno y la gravedad hace el resto.
Aquí tenemos la cantidad de vidrio que no se ha ablandado
y el peso tira del vidrio blando dándole una forma de hilo preciosa.
Muy fino.
Llega a dos plantas más abajo.
En la planta baja, la fibra de vidrio se enfría rápidamente
y se enrolla en un tambor esperando a ser usada.
El internet de alta velocidad
que viaja por todo tipo de cables fabricados aquí es rápido,
pero hoy en día siempre estamos escuchando música por internet
y viendo películas y programas.
Necesitamos más velocidad.
Conforme más dispositivos se conectan a internet,
más lenta irá la red.
¿Hay alguna manera para que la luz viaje aún más deprisa
por estos cables?
La próxima generación de productos de inteligencia artificial,
tales como los coches sin conductor,
requieren componentes en su interior que se comuniquen a gran velocidad.
Tiempos de reacción tan rápidos se han vuelto posibles
gracias a un equipo dirigido por el profesor Francesco Poletti.
Han inventado un cable súper rápido que guía a la luz y, por lo tanto,
a los datos a través de un pasillo de aire en el interior del vidrio.
-Esta es una versión aumentada
de la fibra estándar hecha de fibra de vidrio con silicona.
Vale, esta es la fibra óptica actual,
solo que una versión aumentada.
Exacto.
Y esta es una versión de nuestra nueva generación de fibras.
Hay un conjunto de tubos en torno a un núcleo de aire en el centro.
Cada uno de los tubos actúa como una barra de una jaula.
Debido al centro hueco, hay menos resistencia.
La luz se puede mover a más velocidad,
guiada por los tubos de vidrio que la rodean.
Es impresionante.
¿A cuánta más velocidad viaja la luz a través de esta estructura,
en comparación con esta otra?
Un 30 por ciento más rápido.
¿Un 30 por ciento?
Impresionante.
Cuanto más dependamos de internet, más datos compartiremos,
pero eso significa que tenemos que encontrar formas más rápidas
de almacenar y proteger todo lo que creamos en línea.
Y todo se almacena en servidores.
En trastos como este, discos duros.
Pero el problema es que, cuando se desgastan, los datos se pierden.
¿Y si la solución se encuentra
en el mismo vidrio que utilizamos para obtener internet?
Científicos de Southampton,
dirigidos por el pionero de la fibra óptica, el profesor David Payne,
creen que la solución para nuestros problemas de almacenamiento de datos
podría ser estos discos diminutos de vidrio.
-Hemos creado un internet global
y cada día se almacenan petabytes de datos.
¿De qué se trata?
De tus nietos, vídeos...
Pero gran parte de ello lo conforman cosas como transacciones financieras
y tenemos que almacenarlas.
Y su descubrimiento fue que, de alguna forma,
podíamos almacenar esta información en vidrio.
Sí, descubrimos que también podíamos usar el mismo vidrio
que utilizamos del internet de fibra óptica para almacenar datos.
Podemos escribir en ese vidrio utilizando un láser.
Podemos obtener una inmensa cantidad de almacenamiento
en pequeños chips hechos del mismo y maravilloso vidrio con silicona.
Un láser potente es disparado a un vidrio en pequeños estallidos
creando una red de puntos nanométricos en una capa.
Cada punto puede tener hasta 256 variaciones en forma y orientación,
permitiendo contener hasta ocho bits de datos por punto.
Sorprendentemente, estos pequeños discos pueden almacenar
más de cinco billones de puntos.
Pero eso solo es posible añadiendo más capas.
Hasta ahora, el equipo ha añadido más de 200 capas
en una sola pieza de vidrio de medio centímetro de grosor.
El hombre tras este proyecto es el profesor Peter Kazansky,
que me va a mostrar uno de los discos de vidrio.
-Esta es una pieza de este vidrio con la Biblia encriptada.
¿La Biblia entera?
Entera.
¿Y por eso puedo ver una zona más difusa?
¿Ahí están los datos?
Sí, los datos están en el medio.
Tiene forma circular.
Este es el microscopio que lee los datos.
Sí.
Y vamos a observar puntos increíblemente diminutos
que contienen la información en esta pantalla.
Exacto.
Cuando se descodifican los puntos,
se revelan las imágenes, vídeos o textos.
¿Cuánta información se puede almacenar en este material?
Potencialmente, hasta 360 terabytes en un disco del tamaño de un CD.
¿360 terabytes?
Exacto.
Alrededor de...
¿En una pieza de este tamaño?
Exacto.
Es impresionante.
¿Y cuánto durará?
Durará lo que dure el universo, millones y millones de años,
unos 300 cuatrillones de años.
Cuatrillones de años.
En las condiciones adecuadas, podría durar lo que dure el universo.
Sí, exacto.
Los discos de memoria de Peter Zakansky podrían ofrecer
una solución revolucionaria a nuestros problemas de almacenamiento
Me encuentro en la Biblioteca Bodleiana de Oxford.
Tiene más de 400 años y contiene más de 12 millones de ejemplares.
Ejemplares como estos libros, que documentan la increíble profundidad
y ahínco del conocimiento humano.
Lo que también resulta brillante
es que estos libros también contienen un registro formal
de todo lo que hemos logrado en el estudio de materiales.
Los textos de cada uno de estos libros, cada uno de los documentos
que posee esta biblioteca
podrían ser almacenados en uno solo de estos pequeños discos de vidrio.
Resolver nuestros problemas de almacenamiento inmediatos
es fantástico,
pero lo que resulta aún más increíble
es que varios miles de estos podrían almacenar la totalidad
de todo el conocimiento humano registrado.
Y esto es posible gracias a uno
de los materiales fabricados por el hombre más antiguos que tenemos,
hecho de uno de los recursos más abundantes, la arena.
Y eso es lo que me encanta de los materiales
y la ciencia detrás de ellos.
Que algo tan antiguo pueda utilizarse
para preservar nuestro futuro para siempre.