Viaje al futuro de los edificios que se construyen solos y se adaptan al entorno

Los materiales autoensamblables y programables prometen hacer que la construcción sea un proceso más sencillo y barato, y que las estructuras reaccionen a las condiciones externas para, por ejemplo, regular la temperatura interior y generar electricidad Desde que un óvulo es fecundado hasta que se convierte en un feto de nueve meses con órganos funcionales, listo para salir al mundo, las células viven un montón de procesos en los que no interviene ningún humano. Lo hacen todo por sí solas. La ciencia de materiales lleva años intentando imitar esta capacidad para conseguir que los materiales sean capaces de autoensamblarse, autoprogramarse y autorrepararse ante estímulos externos, pero sin ayuda humana. ¿Se imagina un edificio cuyas ventanas cambien de color de forma automática en función de la iluminación exterior o del tiempo atmosférico para actuar como filtros y regular la temperatura interior? Esa podría ser una de las futuras aplicaciones de un trabajo del Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2) y del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid del CSIC (ICMM, y ambos en España). El equipo ha conseguido que millones de partículas organometálicas se autoensamblen como si fueran piezas de LEGO, pero de forma espontánea. Son las llamadas redes metalorgánicas porosas (MOF, por sus siglas en inglés), unas minúsculas superestructuras tridimensionales ordenadas, con propiedades como la porosidad y que se comportan como cristales fotónicos. El profesor del Grupo de Cristales Fotónicos del ICMM Cefe López, uno de los investigadores del estudio sobre los MOF que se publicó el pasado mes de octubre en Nature Chemistry, explica: "Si coges ladrillos y los amontonas, es muy difícil que se forme una pila con periodicidad. Con bolas de cañón es más fácil. Hemos conseguido que partículas poliédricas como ladrillos interactúen, se ordenen y autoensamblen adecuadamente formando cristales que generan colores, como los materiales fotónicos". El investigador señala que "tienen una gran porosidad y pueden absorber otras sustancias, lo que las habilita para convertirse en sensores". Cuando "están en presencia de un material que son capaces de percibir, actúan como una alarma y se refractan en diferentes colores. La forma en que ese color cambia da una idea de qué sustancia es y de cuánta cantidad hay", añade. Si este procedimiento a nivel de laboratorio se industrializara, este tipo de cristales fotónicos podrían ayudar a resolver aspectos muy relevantes de la edificación, como unir eficiencia, sostenibilidad y belleza, apunta el científico. "Una futura aplicación de este material sería utilizarlo para recubrir ventanas con dos usos diferentes: crear filtros de colores para que los edificios tuvieran una estética realzada; y utilizarlos como células solares que capturen parte de la energía del Sol y la utilicen para generar electricidad", detalla López. Aunque matiza que estas "posibilidades aún se tienen que investigar", y asegura que con su tecnología actual "sería imposible autoensamblar un edificio completo". Autoconstrucción inteligente Pero tal vez en el futuro sí se pueda, o al menos, algunas partes. En el Self-Assembly Lab (Laboratorio de Autoensamblaje, en español) del MIT (EE. UU.), tratan de sacarle todo el partido posible a esta técnica. Investigaciones de este centro ya han demostrado que el autoensamblaje puede utilizarse para sistemas de autoconstrucción y fabricación sin importar la escala: tanto para muebles que se montan automáticamente como a niveles biomoleculares. Otra de sus áreas de estudio es la materia programable, es decir, materiales que "se pueden programar para transformar su forma y propiedades de manera predecible ante estímulos ambientales como calor, luz o humedad", explica la investigadora del centro Athina Papadopoulou. Para crearlos, se utilizan procesos de modelado, fabricación robótica e impresión 3D con los que combinan materiales que reaccionan de forma distinta a un mismo estímulo. La investigadora detalla: "Si unimos dos sustancias con propiedades térmicas que se curvan de manera diferente ante una temperatura concreta, conseguimos determinar su transformación final". Entre los materiales programables que investiga esta arquitecta griega hay compuestos de madera activados por calor y humedad, y compuestos de fibra de carbono, polímeros y textiles que se estimulan con calor. De momento, han sido producidos a pequeña escala y se están mostrando como casos de estudio.

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