A veces, contadas veces, los sue\u00f1os de cient\u00edficos e ingenieros de materiales se hacen realidad. Durante mucho tiempo, los materiales polim\u00e9ricos fueron considerados genuinamente aislantes, tanto desde el punto de vista el\u00e9ctrico como t\u00e9rmico. Buena parte de nuestra tecnolog\u00eda el\u00e9ctrica actual se basa en estas cualidades, que se unen a su ligereza, flexibilidad y elasticidad. Las vainas del cableado de nuestras casas, las cajas de conexiones, las bases de enchufes, clavijas y dem\u00e1s elementos el\u00e9ctricos se han aprovechado de ellas. Para estas aplicaciones, la naturaleza t\u00e9rmicamente aislante de los materiales polim\u00e9ricos no es un inconveniente, pues, si est\u00e1n bien dise\u00f1adas, las temperaturas alcanzadas nunca son tan elevadas que requieran una eficiente evacuaci\u00f3n de calor. No obstante, no faltan aplicaciones que se beneficiar\u00edan grandemente con la posibilidad de disponer de materiales polim\u00e9ricos que a su car\u00e1cter de aislante el\u00e9ctrico unieran una m\u00e1s alta conductividad del calor. Tales materiales, por ejemplo, servir\u00edan para encapsular los microchips (actualmente las c\u00e1psulas son materiales cer\u00e1micos dif\u00edciles de conformar) que s\u00ed pueden alcanzar temperaturas notables durante su funcionamiento y que hay que limitar. Tambi\u00e9n podr\u00edan fabricarse con ellos las carcasas de ordenadores port\u00e1tiles, tabletas y tel\u00e9fonos inteligentes, cada vez m\u00e1s necesitados de evacuar el calor generado en su interior. En la actualidad, si esto se vuelve prioritario, la soluci\u00f3n pasa por emplear carcasas de aluminio. Las carcasas de material polim\u00e9rico obviamente siempre resultar\u00edan m\u00e1s ligeras (y baratas).<\/p>\n
Los materiales polim\u00e9ricos ya nos tienen acostumbrados a sorpresas. En 1974, tres cient\u00edficos, el estadounidense Hegger, el neozeland\u00e9s McMardid y el japon\u00e9s Shirakawa, demostraron que dopando una pel\u00edcula de poliacetileno (en este caso, oxid\u00e1ndola con vapor de yodo), su conductividad el\u00e9ctrica aumentaba tres \u00f3rdenes de magnitud, lo que la hac\u00eda comparable a la conductividad el\u00e9ctrica caracter\u00edstica de los materiales met\u00e1licos. Se trataba del primer ejemplo de los denominados \u00abpol\u00edmeros conductores\u00bb. Estos pol\u00edmeros conductores, el pionero y casi todos los descubiertos con posterioridad, son casi todos org\u00e1nicos y presentan enlaces deslocalizados, lo que hace posible la conducci\u00f3n de electrones a trav\u00e9s de la espina dorsal del pol\u00edmero. Tambi\u00e9n en la d\u00e9cada de los 70 del pasado siglo, se consigui\u00f3 alterar las propiedades \u00f3pticas de los materiales polim\u00e9ricas, hasta el punto d convertirlos en emisores de luz. Son muchas las aplicaciones que se han beneficiado de estos descubrimientos: diodos emisores de luz, pantallas de v\u00eddeo, etc.<\/p>\n
El reto siguiente era claro: \u00bfser\u00eda posible aumentar la conductividad t\u00e9rmica de un material polim\u00e9rico hasta el rango en que pudi\u00e9ramos catalogarlo como buen conductor del calor? El reto no es nada f\u00e1cil. Por un lado, los materiales met\u00e1licos son buenos conductores del calor por la misma raz\u00f3n que son buenos conductores de la electricidad: disponen de una ingente cantidad de electrones libres que hacen las funciones de \u00abportadores\u00bb de electricidad y tambi\u00e9n calor. (Ciertamente, esto solo es un modo de hablar, y el calor tiene que ver con la energ\u00eda que pierden esos electrones al chocar con los \u00e1tomos del material.) Ahora bien, \u00bfson precisos los electrones libres para que el material resulte buen conductor t\u00e9rmico? La respuesta es no. Por ejemplo, el diamante es un excelente conductor t\u00e9rmico y no dispone de electrones libres. Su eficaz conducci\u00f3n t\u00e9rmica se debe precisamente a la fortaleza y elasticidad de sus poderosos enlaces configurando un ret\u00edculo tridimensional que hacen posible la transmisi\u00f3n de las vibraciones at\u00f3micas, que no es otra cosa que el calor almacenado en el material. En la escala at\u00f3mica, los materiales polim\u00e9ricos est\u00e1n constituidos por mol\u00e9culas muy largas (pol\u00edmeros) que constituyen aut\u00e9nticas cadenas que se retuercen y enredan entre s\u00ed y solo permanecen unidas por la trabaz\u00f3n mec\u00e1nica de sus enredos y las d\u00e9biles fuerzas secundarias de Van Der Waals. Ninguna de las caracter\u00edsticas que hacen posible la buena conductividad t\u00e9rmica est\u00e1 presente en el ca\u00f3tico amasijo que constituye a la mayor\u00eda de los materiales polim\u00e9ricos (concretamente a los termopl\u00e1sticos), as\u00ed que no parece posible que estos materiales puedan ser buenos conductores.<\/p>\n
\u00bfY cu\u00e1l es la noticia? Pues que contra todo pron\u00f3stico, tal proeza se ha conseguido. Un equipo de investigadores del MIT, el Instituto de Tecnol\u00f3gico de Massachusetts en Estados Unidos, formado por los Doctores Yanfei Xy y Xiaxoue Wang liderando a un equipo de doctorandos, ha conseguido desarrollar un material polim\u00e9rico que sin renunciar a sus caracter\u00edsticas de flexibilidad y aislamiento el\u00e9ctrico posee una conductividad t\u00e9rmica un orden superior a los habituales materiales polim\u00e9ricos de uso comercial. Se trata de un primer paso, obviamente, pero muy prometedor e inquietante.<\/p>\n
\u00bfC\u00f3mo lo han conseguido? Introduciendo orden en la estructura del material. La t\u00e9cnica empleada consist\u00eda en estirar los pol\u00edmeros desordenados hasta convertirlos en cadenas alineadas, ordenadas y muy muy cercanas. (\u00bfSe imagina hacer lo mismo con un plato de espagueti?) Los investigadores encontraron que este ordenamiento permit\u00eda que el calor \u00absaltase\u00bb de una cadena a otra, propag\u00e1ndose a trav\u00e9s del material. (El calor no se propaga entonces gracias a los electrones, sino simplemente por transmisi\u00f3n de las vibraciones at\u00f3micas entre \u00e1tomos de distintas cadenas, ahora muy pr\u00f3ximos entre s\u00ed). Si el m\u00e9todo de ordenamiento fuera plenamente eficaz, las predicciones apuntan a que el material resultante deber\u00eda ver incrementada su conductividad t\u00e9rmica unas 300 veces, en comparaci\u00f3n con los termopl\u00e1sticos convencionales. Los resultados a d\u00eda de hoy son mucho menos prometedores, pero lo suficiente como para permitirnos seguir so\u00f1ando\u2026<\/p>\n
Porque, en lo que concierne a los materiales, a veces, en contadas ocasiones, los sue\u00f1os se hacen realidad.<\/p>\n