Los materiales avanzados son claves para la fabricación con alto valor añadido. Su aplicación en los sectores industriales es indispensable para mejorar la competitividad y el desarrollo sostenible. Un transporte más limpio y rápido, nuevas tecnologías en baterías, captura y almacenamiento de CO2, textiles inteligentes, nuevos implantes quirúrgicos... y un largo etcétera son algunos ejemplos donde nuevas tecnologías necesitarán del desarrollo de materiales con propiedades muy específicas, que logren obtener productos más baratos, con mejores prestaciones, más duraderos, menos contaminantes y con mayor valor añadido. En esta mesa se discutirán nuevos avances en ciencia de materiales que nos harán soñar con una mejor calidad de vida.

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Juan Carda Castelló. Innovación en el campo de la Ciencia de los Materiales: Nuevas funcionalidades en el campo de los materiales cerámicos, vítreos y vitrocerámicos

La industria cerámica se encuentra actualmente sometida a grandes retos, como es el alto grado de internacionalización, por los grandes volúmenes de exportación a los mercados internacionales, más del 80% de los productos fabricados, así como la transformación tecnológica a que se ve sometida debida a la necesidad de digitalización de sus procesos (industria 4.0, Big Data).

Por otra parte, dicha industria consume muchos recursos naturales (arcillas y otros derivados naturales, recursos hídricos) y sobre todo, consume mucha energía para llevar a cabo sus procesos productivos, en este caso, el gas natural.

Por todo ello, hay una necesidad de innovar en sus procesos y también en sus productos, a través de sistemas que permitan economizar dichos recursos naturales y también los energéticos, donde permitan también disminuir sus emisiones (menores emisiones de CO2 y de la huella del carbono).

Por ello, las líneas de innovación se deben dirigir a un cumplimiento de los ODS, en este caso, a sistemas que impliquen los conceptos de economía circular, medioambiente y por otra parte, también la valorización de sus productos, de cara a ser más competitivos en los mercados internacionales donde se exportan.

Un reto es diseñar y obtener nuevos productos a través de estas tecnologías menos convencionales en los sistemas productivos actuales, como son nuevos laminados vitrocerámicos de alta resistencia mecánica y tenacidad, a través de la introducción de residuos (chamotas y lodos procedentes de recuperos de la industria cerámica), así como también la introducción del vidrio a partir de su reciclado, ensayando procesos denominados de sinter-cristalización.

Otras tecnologías alternativas al tradicional método cerámico han conseguido obtener nuevos sistemas pigmentantes, más adecuados por sus aspectos físico para las nuevas tecnologías de decoración digital (sistemas ink jet), como son tamaños de partícula más pequeños y homogéneos (nano y micro pigmentos). También con mayor potencialidad cromática o búsqueda de alternativas que eviten el uso de agentes muy contaminantes o tóxicos y peligrosos (eliminación de los componentes de Cd y Se en los pigmentos rojos de sulfoseleniuro de cadmio). Dichas alternativas también se dirigen a la innovación y búsqueda de nuevas estructuras cristalinas pigmentantes, como son estructuras tipo perowsquita, pirocloros, etc.

Otras innovaciones se dirigen a la búsqueda de nuevas funcionalidades en las cerámicas, como pueden ser cerámicas que permitan un mayor confort en la habitabilidad, a través del uso de los denominados “cool pigments”.

Otras funcionalidades que se pueden investigar en las cerámicas son el desarrollo de capas (nanocapas) con propiedades bactericidas y también conductoras (eléctricas, térmicas) o con propiedades magnéticas.

Por último, se comentará sobre las líneas de investigación que se están desarrollando en el campo fotovoltaico, como es el desarrollo de capas fotovoltaicas de CIGS y kesteritas, así como también de las capas fotovoltaicas transparentes sobre soportes cerámicos, vítreos y vitrocerámicos, para su integración arquitectónica.

José M. González Calbet. Óxidos y nanoóxidos de metales de transición: dimensionalidad y futuro

Los óxidos de los metales de transición constituyen una de las fuentes más productivas de materiales funcionales para el desarrollo de dispositivos tecnológicos. En función de su composición y procedimiento de síntesis cristalizan en estructuras en las que el metal puede mostrar diferentes estados de oxidación, dando lugar a una compleja interacción entre los grados de libertad orbital, de espín y de red. Como consecuencia, son excelentes candidatos para una amplia gama de funcionalidades basadas tanto en sus propiedades redox como en su complejo comportamiento magnético y conductor. A partir del descubrimiento del grafeno, se ha hecho un importante esfuerzo en el diseño químico para producir, de forma controlada y escalable, nuevos materiales y heteroestructuras 2D que permiten el estudio de las propiedades que surgen en el límite 2D. Esto abre nuevas expectativas para el desarrollo de nuevos óxidos de diferente dimensionalidad que, como se describirá en esta presentación, están adquiriendo un protagonismo creciente como dispositivos para la energía (como trenes de ultra alta velocidad, nuevos supercomputadores para almacenamiento de datos y/o su transmisión a grandes velocidades), y para el medio ambiente (como nano-catalizadores libres de metales nobles basados en óxidos 2D para disminución de gases de efecto invernadero o baterías recargables para cuando se dan condiciones climáticas adversas).