Yo quiero ser Científica de Materiales - Conchi Pulido de Torres

Y yo quiero ser...Científica de Materiales

(Por Conchi Pulido de Torres)

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Cuando era pequeña, para intentar asimilar el entorno y entenderlo, mi curiosidad se encarnaba en la pregunta “¿por qué?”. Con los años la curiosidad se arropó con un poco de discernimiento y la pregunta evolucionó naturalmente a “¿cómo?”, pues llegar a conocer el cómo es realmente lo que lleva a entender en profundidad.

Perseguir el cómo te hace pensar, elucubrar, intentar encajar la información que vas obteniendo y hacerte una idea, tener una hipótesis. Cuando llegas a la hipótesis vas a comprobarla. A veces aciertas, a veces no. Si aciertas, hay chispitas en el cerebro y la sonrisa, por dentro y por fuera, te calienta un rato y sigues caminando.

Ese, a grandes rasgos, sería mi proceso general cuando me pongo a intentar entender un cómo cualquiera. Pero lo que a mí me gusta son los materiales. ¿Por qué precisamente estudiar y entender los materiales? La respuesta práctica y fácil es que es algo útil y con lo que se puede encontrar trabajo con relativa facilidad. Mi respuesta es que, además y sobre todo, me gusta intentar llegar al cómo de las cosas que puedo, generalmente, tocar. Me gusta ser capaz de pasear y disfrutar sabiendo, o intentando deducir, qué hay detrás de la elección de determinados materiales que tengo a mi alrededor.

Los materiales tienen propiedades. Aquello que se puede medir, cuantificar y, con suerte, cambiar para adaptar el material a la aplicación que persigues. Lo más interesante es buscar y entender qué hace que un material sea especial con respecto a otro y cómo hacer que un material sea especial. Hay propiedades para todos los gustos, electromagnéticas, ópticas, mecánicas, térmicas, acústicas, químicas… La conquista de estas propiedades se hace estudiando cómo puedes influir en ellas modificando, por ejemplo, distintas variables en el procesado del material, como temperatura o presión, o añadiendo aditivos que te proporcionen color, resistencia a la fractura o biodegradabilidad. Entender la interacción entre materiales y sus propiedades y procesado lleva a la evolución y a la aparición de materiales nuevos. Las lentillas blandas son ahora muchísimo más cómodas que hace veinte años porque progresivamente su formulación ha aumentado su permeabilidad al oxígeno y su capacidad para absorber agua añadiendo materiales con un porcentaje en agua mayor (más hidrofílicos). También son más baratas porque a alguien se le ocurrió que era posible moldearlas en la misma cavidad cóncava en la que vienen empaquetadas.

Comprender las propiedades te lleva, a veces, las menos, a poder usarlas o, simplemente, las más, a poder abandonarte al asombro. Porque hay materiales que se calientan al ordenarse (estirad una goma marrón vulgar y apoyadla en los labios para notar el aumento de la temperatura). Porque el color azul de las alas de las mariposas proviene no de un pigmento, como la mayoría de los colores, si no de la interacción de la luz con la estructura nanométrica del polvo que tienen sobre ellas. En realidad, ese polvo son escamas distribuidas periódicamente que provocan un efecto de interferencia en la luz que hace que se reflejen azules brillantes.

Una herramienta muy útil para orientarse con las propiedades son los diagramas de fases, que resumen de forma gráfica cómo cambia un material de fase al variar las condiciones en las que se encuentra. El diagrama de fases más conocido es el de presión y temperatura del agua, que indica cómo, variando esas dos magnitudes, cambiamos de agua en fase sólida, a líquida o gaseosa. Menos conocido es el diagrama de fases hierro-carbono, fundamental en metalurgia, que permite navegar por el acero. Aún menos conocido es el del jabón, donde hay una fase, formada por empaquetamientos muy compactos de columnas en geometría hexagonal, que resulta tan viscosa que hay que evitarla a toda costa a la hora de fabricarlo porque puede paralizar la producción. Y hay uno que debiera ser conocido por todos, y no solo por las fábricas, para evitar muchas frustraciones, que es el de la mayonesa. Aplicaciones mil, e insospechadas, de los diagramas de fases.

Además de las propiedades en el estudio de materiales, también son fabulosas las herramientas con las que se puede trabajar para obtener información. Porque con una muestra de un material en la mano, con los sentidos, aunque se pueden deducir bastantes cosas, no se puede extraer todo lo que nos permiten las variadas técnicas experimentales que se han ido desarrollando a lo largo del tiempo. Una cosa es que te hablen de átomos y otra cosa es ver, literalmente, los átomos, bien colocaditos como en una huevera, con un microscopio de fuerza atómica. O ver qué pinta tiene un helado: su estructura de cristales de hielo, grasa, azúcar y burbujas de aire, usando un microscopio electrónico de barrido. Puedes trabajar con espectroscopías que te informan de la energía de los enlaces, la disposición de unas estructuras moleculares con respecto a otras y su interacción, ¡cómo están conformadas las proteínas! Puedes trabajar con reómetros que te indican cómo reacciona un fluido al ser agitado, la relación entre movimiento y su viscosidad. Experimento reológico casero: el yogur, que es tixotrópico, va a disminuir su viscosidad con el movimiento de cizalla, dadle a la cuchara y veréis. Puedes trabajar con calorimetría diferencial de barrido que calienta una muestra y puedes observar las transiciones de fase de un polímero, viendo a qué temperatura el polímero cambia de propiedades. La más importante, la temperatura de transición vítrea, indica cuándo pasa a régimen cristalino, estado más frágil, y explica la catástrofe del Challenger en 1986.

Pensar en materiales no es solo pensar en los sospechosos habituales como el trozo de metal o el trozo de plástico. Es pensar en la madera, que tiene distinta elasticidad según la dirección de la deformación, para las mesas y para las tablas de snowboard. Es pensar en la pintura de las paredes que es una emulsión a la que hay que ajustar la tensión superficial para que moje la pared adecuadamente. En las lociones corporales con estudiada viscosidad para que resulte agradable extenderlas sobre la piel. En la espuma de afeitar, (¿cuán grandes tienen que ser las burbujas de aire para que sea cómoda de aplicar y tenga buena consistencia?) En cartón o en papel (una estructura hexagonal de papel o cartón es extremadamente resistente a la deformación longitudinal). En los zafiros y las impurezas en su estructura cristalina que les dan los diferentes y preciosos colores. Es pensar en la leche, en las fibras de las telas, en los esmaltes de uñas, en la saliva, en la cerámica de las baldosas, en la fibra de vidrio de los aviones, en la fibra óptica que hace que el mundo ahora mismo sea como es. Es pensar en un huevo y sus múltiples posibilidades (eso sí que es un material en condiciones: tortilla, huevo frito, huevo duro, pasado por agua, ¡merengue!).

Por la noche, cuando ya no hay luz que ilumine el material a analizar y se acaba la diversión, miro las estrellas. E imagino lo que está pasando en ellas, porque sé que hay presión y hay temperatura y hay electrones y protones moviéndose y luchando por ponerse de acuerdo, átomos decidiendo cómo colocarse para crear material. Materiales. Pensar en eso también, entonces, me hace sonreír.

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Conchi Pulido de Torres

Máster en Ciencia y Tecnología de Polímeros (Universidades de Aston y Birmingham)

Doctora en Física de Materiales: “Dispositivos fotónicos de medida basados en fibra óptica de polímero (UAH)”

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