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EL COBRE (Cu)

I + D + i

Consejo de Transferencia e InnovaciónVicerrectorado de Investigación

2 BOLETÍN DE VIGILANCIA TECNOLÓGICA

CONTENIDO

Presentación / 3

I. El cobre en la Historia del Perú / 4

II. Propiedades tradicionales del cobre / 7

III. Propiedades no tradicionales del cobre / 8

IV. El cobre y su comercialización internacional / 12

V. El cobre: patentes del 2000-2016 / 27

VI. El cobre: investigaciones documentadas del 2000 al 2016 / 33

VII. El cobre: avances tecnológicos al 2016 / 37

Anexo 1: Programa Nacional Transversal de Ciencia y Tecnología de Materiales 2016-2021 / 46

BOLETÍN DE VIGILANCIA TECNOLÓGICA 3

El cobre tiene una significancia especial en el Perú, y ésta no sólo radica en su valor económico, sino en su presencia en nuestra historia, en nuestra indus-tria y en su rol social.

Las exportaciones peruanas de cobre a China crecieron 80,7 % en los primeros cuatro meses del año, alcanzando un 25 % del total de importaciones del gigante asiático y según lo manifestado en el 12° Simposio Internacional del Oro y la Plata organizado por la Sociedad Nacional de Minería, Petróleo y Energía (SNMPE), la producción de cobre podría registrar un incremento de 105 % en el período 2014-2018. Es evidente que esta perspectiva es positiva pero es innega-ble que representa una visión estrecha acerca de la explota-ción de este importante metal debido a que sólo vendemos el cobre como materia prima para luego adquirirlo como producto manufacturado.

El conocimiento disponible en la actualidad, destaca una gran cantidad de características ventajosas del cobre en diversos campos, tales como en sistemas eléctricos, efi-ciencia energética, salud y medio ambiente, sistemas de energía renovables, nuevos materiales y muchas aplica-ciones más. Es lógico pensar que el enorme potencial que ofrece el cobre, debería conjugar los esfuerzos de nuestros investigadores y de las instituciones involucradas en desa-rrollar aplicaciones que signifiquen darle mayor valor agre-gado a nuestro cobre. Lamentablemente esa no es nuestra realidad dada la escasez de tesis, investigaciones y otras ac-tividades científico tecnológicas que buscan ese fin. El com-promiso de los actores de la I+D+i de este metal es clave para este propósito.

La universidad no debe ser ajena a esta problemática y en el caso de la UNMSM además de haber realizado investi-gaciones con resultados patentables, ha creído conveniente aportar en la concienciación de su entorno respecto a este tema, a través de la difusión de las tecnologías existentes más relevantes.

Con este propósito, el Consejo de Transferencia e Innovación del Vicerrectorado de Investigación de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos, como par-te de sus actividades de Vigilancia Tecnológica presen-ta el presente Boletín de Vigilancia Tecnológica «Cobre (Cu) I+D+i» donde se presentan avances científicos y tecnológicos mundiales en los múltiples áreas tecnológicas que involucran al cobre, con el convencimiento que esta información motivará al lector a identificar oportunidades y desafíos de desarrollo tecnológico no sólo para nuestros

investigadores sino para los interesados en general.

El Boletín está elaborado so-bre la base del análisis sistemá-tico de la información contenida en múltiples fuentes nacionales e internacionales, como páginas

web de instituciones de prestigio, otros estudios de vigilan-cia tecnológica sobre el tema, bases de datos de patentes y artículos científicos cuyo resultado es, en términos genéri-cos, un amplio espectro de las tecnologías en desarrollo que involucran al cobre, pero con el grado de detalle justo como para estimular nuestro interés por nuevos conocimientos. Evidentemente la estructuración de este documento, tan amplia y didáctica a la vez, no hubiera sido posible sin el conocimiento previo y la dedicación de los encargados de desarrollar su contenido.

Dr. Juan arroyo Cuyubamba

Presidente del Consejo de Transferencia e Innovación

PRESENTACIÓN


El cobre y la moneda

La primera moneda del Perú como estado soberano fue de ¼ de real, hecha en cobre desde marzo de 1822.1

Tras la salida de San Martín del Perú y durante el período en que gobernó la Junta Gubernativa y más tarde el Presidente José de la Riva Agüero, la Casa de la Moneda de Lima acuñó nuevas mone-das de cobre provisionales.

1 FUENTE: Folleto en línea “Museo Numismático del Perú” http://www.bcrp.gob.pe/proyeccion-institucional/museo.html

El Sol de Oro

El “Sol de Oro” fue la moneda de curso legal en el Perú que más tiempo estuvo en circulación. Entró en vigencia a partir de abril de 1931 con el decreto ley Nº 7126 y en reemplazo de la Libra Peruana.2

2 FUENTE: Folleto en línea “Museo Numismático del Perú” http://www.bcrp.gob.pe/proyeccion-institucional/museo.html

I. EL COBRE EN LA HISTORIA DEL PERÚ

1/4 de Real

8 reales o “Peso de San Martín”

Un cuarto y octavo de peso

REVERSO

REVERSO

ANVERSO

ANVERSO

Medio SolREVERSO

Un SolREVERSO ANVERSO


El “Sol de Oro” fue la moneda de curso legal en el Perú que más tiempo estuvo en circulación. Entró en vigencia a partir de abril de 1931 con el decreto ley Nº 7126 y en reemplazo de la Libra Peruana.

Arte

ARTE PREHISPÁNICOPara la civilización mochica, el arte mural repre-sentaba una expresión artística muy importante que permitía a la élite transmitir a un pueblo una codificación simbólica de su poder. Las mezclas colorantes, entonces, se constituían de pigmentos, cargas y aglutinantes.

Ciertamente, análisis elementales sobre capas pictóricas en la Huaca de la Luna, demostraron inclusiones metá-licas cobre/esta-ño. Similarmente mezclas coloran-tes en el Castillo de Huancaco en Virú presenta-ron presencia de pigmentos verdes originados por asociación de minerales cuprosos Atacamita CuCl(OH)3 y Malaquita Cu2(CO)3(OH)2. 3

ARTE COLONIALLas primeras pinturas hechas en cobre nacen en Italia hacia 1530, llega a España y se traslada al Perú en esta época4. Al colocar la pintura sobre el cobre, ésta no se absorbe, condición que permi-te un trabajo más preciso y en el que a su vez se

3 FUENTE: http://bifea.revues.org/19504 Clara Bargellini, “La pintura sobre lámina de Cobre en los

Virreynatos de la Nueva España y Perú”, UNAM.

puede jugar con las sombras, las luces y los brillos, como si se trata-ra de verdaderas joyas. La pintu-ra al óleo sobre cobre llegó a ser un ejercicio alta-mente estimado por las calidades que podían extraerse.5

Textil prehispánico

Sarah Lyon el año 2012 escribió una publica-ción acerca de los textiles en la cultura andina y de cómo los actuales pueblos indígenas (precisamen-te Huilloc y Chincheros) no se dejan influenciar por las culturas de “afuera”, lo cual enfocado en parte de su trabajo al relatar sobre los pigmentos pre-hispánicos, los cuales se remontan a culturas pre-decesoras quienes desarrollaron este arte entre otros.6

Sobre los tintes naturales, relata que el color rojo es hecho con el insecto cochinilla (Dactylopius coccus), el único color que acepta al vinagre como fijador, además del aluminio.

5 http://www.banrepcultural.org/node/815396 Lyon, Sarah. “Reacciones al Turismo en los Tejidos de Huilloc y

Chinchero: Una Comparación entre dos Pueblos.” (2012).


Por otro lado (y es el caso de esta citación), con la cochinilla se pueden obtener los colores mora-do y naranja dependiendo del fijador que se usa. Cuando se añade sulfuro de cobre a una olla pre-parada con tinte de cochinilla, no solamente fija el tinte sino que también cambia el color a un mora-do obscuro. Si se añade sal a la olla con cochinilla, la sal fija el tinte y lo cambia a naranja.

Los dos fijadores de sulfuro de cobre y sal fue-ron usados por los incas como fijadores en el pasa-do: sal de las salineras y sulfuro de cobre de minas en la selva.

Orfebrería Moche

El cobre fue un metal muy utilizado por los Moche durante el Periodo Intermedio. Se elaboraban adornos en metales como el oro, plata, cobre y aleaciones cobre-oro, como en el caso de másca-ras, pectorales, orejeras, narigueras, coronas, colla-res, diademas, brazaletes, sonajeros, protector co-xal, cetros, estandartes, tupus (similar a un alfiler),

el propio Tumi, estatuillas, vasijas, instrumentos musicales, porras para uso militar.7

7 FUENTE: Folleto en línea del Ministerio de la Cultura, “El Perú contra el tráfico ilícito de bienes culturales” http://www.cultura.gob.pe/sites/default/files/paginternas/tablaarchivos/2015/05/guiaparaelreconocimientodebienesculturalesarqueologicos_0.pdf

Pectorales de cobre. Cultura Moche Protector coxal

de cobre. Cultura Moche Tupus de cobre.

Cultura Moche

Porras de cobre fundido. Cultura Moche

Porras de cobre. Cultura Vicús

Porras de cobre. Cultura Inca

Tumi sonaja de cobre enchapado. Cultura Moche


El cobre

El cobre, de símbolo Cu (del latín cuprum), es un metal de transición que tiene una densidad de 8,93 g/cm

3 (el hierro tiene 7,8 g/cm

3) y una tempe-

ratura de fusión de 1083 °C. Las propiedades fundamentales del cobre han

satisfecho las necesidades de la sociedad a lo largo de la historia. Para impulsar la innovación, la in-dustria debe continuar explorando dichas propie-dades, como las siguientes:8

• Conductividad eléctrica• Conductividad térmica • Efecto antimicrobiano• Maleabilidad• Resistencia a la corrosión • Reutilización indefinida• Color/aspecto estético• Facilidad para unir • Aleabilidad

8 Elaborada por la International Copper Association, Ltd., la alianza de empresas innovadoras de la industria del cobre que promueve los beneficios del metal rojo para un mundo mejor y sustentable.

FUENTE: http://copperalliance.org/wordpress/wp-content/uploads/downloads/2012/06/technology_roadmap_spanish.pdf

II. PROPIEDADES TRADICIONALES

DEL COBRE


III. PROPIEDADES NO TRADICIONALES DEL COBRE


El cobre frente a diversos polímeros, posee excelentes propiedades mecánicas, que son aprovechadas en el rubro de la construcción.9

Empleado desde hace muchos años en instalaciones domiciliarias y en envases para el almacenamiento de agua.10

9 FUENTE: Catálogo en línea de “La Farga” http://www.lafarga.es/es/catalogos

10 FUENTE: Catálogo en línea de “La Farga” http://www.lafarga.es/es/catalogos

10BOLETÍN DE VIGILANCIA TECNOLÓGICA

El cobre es vital y eficaz como agente antibacteria-no.11

Evita que se contamine el agua

No debe producir la migración al agua de sustancias nocivas para la salud.12

11 Catálogo en línea de “La Farga” http://www.lafarga.es/es/catalogos

12 Catálogo en línea de “La Farga” http://www.lafarga.es/es/catalogos


En un estudio de “Identificación de Compuestos Orgánicos que migran desde las tu-berías de polietileno en el agua potable” se concluye que este polímero puede liberar sustancias VOC, nocivas para el ser humano. El cobre al contacto con agua no emite sustancias tóxicas.13

A nivel mundial el Perú ocupa el segundo lugar como exportador de minerales de 13 Brocca D, Arvin E, Mosbæk H. Identification of organic compounds migrating from polyethylene pipelines into

drinking water. Water Res. septiembre de 2002;36(15):3675–80.

Compuestos orgánicos volátiles (VOC) que migran desde un polímero


cobre y concentrados. China es el principal importador de estos productos, seguido de Japón e India.14

14 The World Copper Factbook 2014. International Copper Study Group Officers For 2014

IV. EL COBRE Y SU COMERCIALIZACIÓN INTERNACIONAL


Exportación de cobre y manufacturas de cobre

Se muestra un panorama general de los países exportadores de cobre y sus manufacturas en el mundo. Destacan: Alemania y Chile, seguidos de EEUU, Rusia, China; además de Perú, México y Canadá, entre otros.15

15 http://www.trademap.org


Se muestra un panorama general de los países importadores de cobre y sus manufacturas en el mundo. Destaca China, seguido de EEUU, Alemania, Rusia, México, Brasil, Canadá e India entre otros. El Perú tiene un ponderado bajo en importación.16

16 Fuente: http://www.trademap.org

Importación de cobre y manufacturas de cobre


A nivel mundial Chile es el principal exportador de laminados de cobre y electrodos, seguido de Bulgaria y España. El Perú ocupa el 9mo lugar como exportador.17

A nivel mundial el Perú ocupa el 7mo lugar como exportador de cobre refinado; ade-más, no tiene figuración como importador de este. Chile es el principal exportador de laminados de cobre y electrodos, seguido de Japón y Australia.18

17 Fuente: The World Copper Factbook 2014. International Copper Study Group Officers For 201418 Fuente: The World Copper Factbook 2014. International Copper Study Group Officers For 2014


Importación de cobre y manufacturas de cobre por exportación del Perú

Se muestra un panorama mundial de los países importadores por exportación del Perú de cobre y sus manufacturas en el mundo. Destaca China, seguido de Brasil e Italia; además de EEUU, Colombia y Ecuador, entre otros.19



Exportación de cobre y manufacturas de cobre por importación del Perú

Se muestra un panorama mundial de los países exportadores por importaciones del Perú de cobre y sus manufacturas en el mundo. Los mayores exportadores al Perú son: China, EEUU, India, Alemania; también Brasil, Italia, México; además de Canadá, Rusia, entre otros.20



Se observan los principales productores de cobre, ocupando el primer lugar Cia. Minera Antamina de inversionista mayoritario BHP Billiton (Australia, 33,75%); el segundo lugar lo ocupa Sociedad Minera Cerro Verde de inversionista mayoritario FCX (Estados Unidos, 53,56%); y el tercer lugar Southern Perú Copper Corp. de inver-sionista Grupo México (México, 75,1%).21

21 Fuente: http://www.pwc.pe/


A nivel mundial se observa que tanto China, EEUU e Italia, son los principales importa-dores; además, Alemania, Rusia y China prevalecen como exportadores. Ambos rela-cionados a los productos denominados “semi-fabricados de Cobre”.22

22 Fuente: The World Copper Factbook 2014. International Copper Study Group Officers For 2014


Como se observa en la Gráfica A, Sudamérica y Norte América comparten la mayor parte de recursos identificados de cobre, como explotación del mineral de cobre y sus transformacio-nes. En la Gráfica B, sobre recursos de cobre no iden-tificados (por ejemplo al cobre presente en el desa-rrollo electrónico, aleaciones y otros), se observa que Sudamérica y Norteamérica siguen liderando pero sumándose ahora la región asiática: parte Norte, Nor-Este, Sur-Este y Sur-Central de Asia.23

Producción de cobre de mina por región, 1960 en comparación con 2013. Distribución porcentual

De 750 000 toneladas de cobre (19 % del mundo) en 1960, la producción de las minas de cobre en América Latina aumentaron a 7,5 millones de toneladas en el 2013, lo que representa el 42 % del total mundial. Asia también ha exhibido un cre-cimiento significativo, cuya participación en la produc-ción mundial de la región ha aumentado de sólo 6 % al 16% durante el período respectivo.24

23 Fuente: http://www.icsg.org/ 24 Fuente: http://www.icsg.org/

Distribución global de los recursos identificados y sin descubrir de cobre


de la producción mundial mina de cobre en 2013 con la produc-ción de mina de casi 5,8 millones de toneladas de cobre.25

Top de las 20 de minas de cobre por capacidad (base 2014). Miles de TM de cobre

El Perú ocupa el 6to lugar en cuan-to a capacidad de producción (450 TM) por parte de Antamina. Además se suma Cerro Verde (240 TM) que ocupa el 17o lugar y Cuajone (212 TM) ocupando el 19o lugar.26

25 Fuente: http://www.icsg.org/

26 Fuente: Directorio de Minas de cobre y Plantas ICSG– Julio 2014

Producción de minas de cobre por país: Top 20 países en 2013 (millones de TM)

Chile representó casi un tercio


El uso de la tecnología Flash / Continuo representaron el 55 % de la capacidad total de la fun-dición de cobre en 1997. Esta proporción se elevó a casi al 70 % en 2013. Se espera que se mantenga en torno a este nivel hasta 2017.27

Producción por fundición del cobre por región, 1990-2013. Miles de TM

La participación de Asia en la producción mundial de fundi-ción del cobre aumentó del 27 % en 1990 al 57 % en el año 2013. En forma similar, la pro-ducción de fundición en China se expandió rápidamente.28

Caso contrario a lo que ocu-rre en América donde son pocas las fundiciones de cobre y esca-sas en el Perú.

27 Fuente: http://www.icsg.org/ 28 Fuente: http://www.icsg.org/

Tendencias en la fundición de cobre, 1997 y 2017


Top 20 de las fundiciones de cobre por capacidad (base 2014). Miles de TM de cobre

El Perú ocupa el 13o lugar en cuanto a capacidad de fundición (360 000 TM) por parte de ILO SMELTER que está muy por de-bajo del 1er lugar ocupado por Guixi, de China (900 000 TM).29

Top 20 de las refinerías de cobre por capacidad (base 2014). Miles de TM de cobre

Guixi de China ocupa el 1er lu-gar, con (900 000 TM de cobre refinado), el Perú no presenta una producción vasta en cuanto a capacidad mundial de refina-miento de cobre.30




Estudios determinan que desde 1980 al 2013, la producción de cobre y sus aleaciones ha tenido un importante ritmo de crecimiento a nivel mundial; además, se hacen buenas proyecciones de desarrollo en cuanto a esta actividad.31

Capacidad de cobre y aleación de cobre semiproducción por país: Top 20 países, 2014

China es el principal productor de aleacio-nes de cobre a nivel mundial, debido a las enormes importacio-nes de sus minerales y manufacturas. Le siguen USA y Japón.32

31 Fuente: Guía de innovación tecnológica en aplicaciones de cobre. Octubre de 2012, v 3.0. International Copper Association. Copper Alliance


Semiproducción mundial del cobre y sus aleaciones


La región asiática es la que tiene un alto índice de empleo de cobre; tales usos los distribuye en sector de la construcción (30 %), equipos electrónicos (31 %), y en usos industriales, de transporte e infraestructura.33

Durante los últimos cincuenta años, el uso per cápita del cobre casi se ha duplicado, lo que refleja su rol en el progreso de la tecnología, la expansión de la actividad económica y los mejores estándares de vida. El cobre contribuye a muchos sis-temas técnicos en regiones desarrolladas como la construcción, energía, comunicaciones y transporte. En regiones menos desarrolladas, el cobre apoya los elementos estructurales necesarios para elevar los niveles de vida, llevar electricidad, agua limpia y transporte eficien-te a fin de fomentar las economías en expansión.34




El cuadro nos muestra las tendencias (2004-2012), en reciclaje y reutilización del cobre por continentes

Los países de Europa mantienen un nivel intermitente de cantidades empleadas del cobre reciclado; los países de América no tienen una demanda significativa de éstos, denotándose una ligera caída en sus cifras. Por el contrario, Asia hace uso de cantida-des apreciables de cobre reciclado, por encima de estos dos continentes.35

35 Fuente: ICSG Recyclables Survey March 2014


Crecimiento de las patentes publicadas sobre cobre desde el 2000-2016

Se hace evidente el incremento de la publicación de documen-tos de patente en el tiempo re-feridas al cobre en general, indi-cativo del interés creciente en el mundo por la investigación en torno a este metal.

Relación de inventores sobre cobre desde el 2000-2016

La gran cantidad de documen-tos de patente atribuidos a cada uno de los inventores, nos indi-can la dedicación y continuidad de éstos en las diversas temá-ticas de investigación sobre el cobre.36

36 Fuente: https://www.lens.org

V. EL COBRE: PATENTES 2000-2016


Propietarios de patentes sobre cobre desde el 2000-2016

Se puede apreciar la gran cantidad de patentes pertene-cientes a Centros de Investigación a ni-vel mundial como Applied Materials Inc. (USA).37

Solicitantes sobre patentes de cobre desde el 2000-2016

Los indicadores sobre solicitudes de patente sobre cobre, nos brin-dan información sobre las instituciones que li-deran la investigación en las diversas áreas tecnológicas que invo-lucran al cobre.



Son muy reconocidos los autores que traba-jan amplia y profun-damente con Cobre. Como se ve a Wang Y. con 458 documentos publicados, seguida-mente de Zhang Y. con 392 documentos similares.38

Las clasificaciones CPC refieren ciertos códigos registrados para clasificar paten-tes en regiones, en este caso predominan las patentes referen-tes a “semiconducto-res en estado sólido o recubiertos”.39




Ciertamente en EEUU se emplean otros có-digos para los docu-mentos publicados, en el caso presentado se imponen las patentes relacionadas a “Cobre o aleaciones de cobre conductoras”.40

La Clasificación Internacional de Patentes, nos permiten identificar áreas tec-nológicas relevantes como en este caso a los Procedimientos o aparatos especialmen-te adaptados para la fabricación o el trata-miento de dispositivos semiconductores o de dispositivos de estado sólido, o bien de sus partes constitutivas.41

40 Fuente: http://www.patentec.com/data/class/defs/438/687.html 41 http://cip.oepm.es/ipcpub/#lang=es&menulang=ES&refresh=symbol&notion=scheme&version=20160101&symbol=H01L0021000000


PubMed ID es un código de motor de búsqueda a la base de datos de MEDLINE para artículos de investiga-ción biomédica. Resalta la búsqueda frecuente del código 11481007 referido a “Un cataliza-dor de cobre general y eficiente para la amina-ción de haluros de arilo y la N-arilación de hete-rociclos de nitrógeno”.42

En la gráfica se presen-tan documentos por orden DOI, donde en primer lugar se refie-re al empleo de cobre para una metodología de empaque y montaje de chips de silicio de-nominado “Flip –Chip.43




Documentos publicados donde se utiliza el Cobre en fármacos y aditivos para tratamiento de células principalmente humanas, en levaduras y pruebas en ratones.44

La patente más citada se denomina Chemical Vapor Deposition (CVD). Esta patente re-fiere que es preferible emplear el cobre por sobre el aluminio en circuitos. El sustento se encuentra en el docu-mento que cita la paten-te denominado: “La de-posición de aluminio con cobre simultáneamente: Al - Cu” ECV, J. Electrochem. Soc. Vol. 141, 3494 (1994).45

44 Fuente: https://www.lens.org 45 Fuente: https://www.lens.org


En una búsqueda refinada (años: 2010 al 2016), se han realizado miles de publicacio-nes respecto al cobre y la tendencia es a seguir aumentando.46

46 Fuente: https://www.scopus.com/

VI. EL COBRE: INVESTIGACIONES DOCUMENTADAS

DEL 2000 AL 2016PALABRA DE BÚSQUEDA: COBRE


Se muestra un pa-norama general de las Revistas que publican más acer-ca de trabajos con cobre, siendo la Advanced Materials Research la revista de más alto impacto desde el año 2011.47

Se lista a los autores de mayor trascen-dencia en docu-mentos publicados sobre el cobre, ubi-cando a Inoue, A. (Japón) con 455 publicaciones, se-guido de Reedijk, J. (Holanda) con 252 y a Shiohara, Y. (Japón) con 213.



La Chinese Academy of Sciences enca-beza esta lista con 2427 documen-tos, seguido de Russian Academy of Sciences con 2185 y Central South University China con 2023 d o c u m e n t o s respectivamente.48

Como lo observa-do anteriormente CHINA ocupa el pri-mer lugar en cuan-to a publicaciones referidas al cobre, pues es un gran im-portador de ese me-tal y posee la mayor producción de deri-vados de este. Esto es debido a la pro-ducción científica de sus importantes

Centros de Investigación como la Chinesse Academy of Sciences y la Central South University China, y de las distintas uni-versidades chinas, donde trabajan numerosos científicos de todas las ramas. ESTADOS UNIDOS ocupa el segundo lugar en lo que refiere a publicaciones científicas, seguido de Japón en el tercer lugar.49

48 Fuente: https://www.scopus.com/ 49 Fuente: https://www.scopus.com/


Importante gráfica donde se ve refle-jada la tipología de los documentos re-sultado de los traba-jos de Investigación y Desarrollo sobre el Cu, plasmándo-se mayormente en Artículos (78,2 %), seguido en sesiones de conferencias (15,7 %) y Revistas (3,1 %).

Las áreas donde participa el cobre son diversas; Ciencia de los Materiales (29,8 %) es la principal rama científica, Química (29,3 %) y en tercer lugar Física y Astronomía (23,36 %).50



TERMOCRÓMICOS

El Termocromismo es la habilidad de cambiar el color debido a un cambio en la temperatura de manera reversible. Por ejemplo: El yo-duro de cobre mercurio (Cu2HgI) experimenta una transición de fase a 55 °C, cambiando reversiblemente de rojo claro, a baja tempe-ratura, a un marrón oscuro a alta temperatura.

SMAs

Se denomina aleación de memoria de forma (SMA) a materiales que se caracterizan en que la transición de fase, como se denomina al cambio de la estructura cristalográfica de sus átomos, se da en el paso de la fase Austenita (alta temperatura) a la Martensita (baja temperatura) o viceversa.

Las aleaciones níquel-titanio (como Ni-Ti, Ni-Ti-X) son los SMA más habituales y tienen algunas de las mejores propiedades de me-moria de forma, pero tienen temperaturas de transformación relati-vamente bajas. A pesar de no alcanzar las propiedades de las aleacio-nes Ni-Ti, las aleaciones base cobre son una alternativa menos cos-tosa. Las aleaciones base cobre ternarias más comunes son Cu-Zn-Al and Cu-Al-Ni que pueden alcanzar una deformación de memoria de forma de 4 % a 5 % (en comparación al 8 % del Ni-Ti) y tienen un rango de temperaturas de transformación más amplio.51

51 Fuente: Informe de prospectiva de “Nuevos materiales inteligentes”. Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT). Fundación OPTI. Octubre 2011.

VII. EL COBRE: AVANCES TECNOLÓGICOS AL 2016


MATERIALES CON MEMORIA DE FORMA

En este caso, deben de distinguirse dos clases de materiales: los de base Ti-Ni y los de base cobre. En el primer caso, y en lo que concierne al sector de salud, existe un nicho para el desarrollo de stents cardíacos sin níquel, puesto que este interfie-re con las resonancias magnéticas. Desarrollos en esta línea pueden tener un impacto alto en el sector.

Los materiales con memoria de forma de base cobre pueden funcionar a altas temperaturas (más de 200 °C) y son considerados una tecnología emergente con aplicaciones importantes en el sector del transporte, especialmente en el sector aeronáutico y aeroespacial (lanzadores de satélites), así como otros ámbitos del transporte, como el ferrocarril, en los que se generan altas temperaturas.52

El 25 de marzo de 2008, la Environmental Protection Agency (EPA), organización encargada de proteger la salud humana y el ambiente en los Estados Unidos, aprobó el registro de aleacio-nes de cobre al valorar su propiedad bactericida, para su uso en superficies de contacto sólidas con aplicaciones en salud. El cobre es el primer metal sobre el cual recae este reconocimiento de la EPA, sustentado en un extenso trabajo de investigación científica.53

52 Fuente: Informe de prospectiva de “Nuevos materiales inteligentes”. Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT). Fundación OPTI. Octubre 2011.

53 Fuente: Boletín “Cobre Salud, Medio Ambiente y Nuevas Tecnologías” http://procobre.org/es


CARACTERÍSTICAS DE LOS PRINCIPALES GRUPOS DE ALEACIONES DE COBRE BACTERICIDA APROBADOS POR LA EPA

a) Aleaciones de cobre: C10100-C15815, >99%Cu: blandas y dúctiles. Pueden ser en-durecidas por trabajo en frío. Son inherente-mente resistentes a la corrosión atmosférica y acuosa. Su principal uso está dirigido a la fabri-cación de productos eléctricos y electrónicos.

b) Aleaciones de alto cobre: C16200-C19900, >94%Cu: tienen propiedades físicas similares a las del metal puro. Los elementos de las aleaciones generalmente sirven para aumen-tar su resistencia mecánica o estabilidad tér-mica y mantener la suficiente conductividad eléctrica para ciertos usos.

c) Latones: C20100-C28000, Cu-Zn: los incre-mentos en el contenido de zinc hacen a las aleaciones más resistentes y flexibles, aunque esta última característica a expensas de una moderada baja en la resistencia a la corrosión.

d) Bronces al fósforo: C50100-C52480, Cu-Sn-P: tienen alta resistencia elástica y a la fa-tiga o desgaste del material. Poseen también alta resistencia a la corrosión y facilidad tanto para deformar los materiales (conformabili-dad) como para constituir una sola unidad (soldabilidad). Son principalmente producidos en flejes para productos eléctricos.

e) Bronces al aluminio: C60800 - C64210, Cu-Al-Ni-Fe-Si-Sn: tienen la mejor combina-ción de alta resistencia mecánica y excelente

resistencia a la corrosión. Son principalmente usados como piezas estructurales en ambien-tes marinos.

f) Cobre-níquel: C70100 - C72950, Cu-Ni-Fe: son las aleaciones de cobre más resistentes a la corrosión. Al igual que las aleaciones a base níquel, las de cobre-níquel exhiben alta resistencia a la oxidación en vapor y aire húmedo.54

54 Fuente: “Desarrollo de plataforma de conocimiento y capacidades locales para la creación de nuevos productos que utilicen la propiedad antimicrobiana del cobre”, desarrollado con el apoyo de InnovaChile de CORFO.


MÉTODO DE NANOCONFORMADO, FUTURA TECNOLOGÍA DE FABRICACIÓN

Investigadores de la Universidad de Purdue, Harvard, el Instituto Madrileño de Estudios Avanzados y la Universidad de California han desarrollado un nuevo método que crea patro-nes de nano-formas tridimensio-nales en láminas metálicas.

Este método representa un potencial sistema de fabricación para la producción masiva y a

bajo costo de, por ejemplo, “metamateriales plas-mónicos” para tecnologías avanzadas.

El nuevo método, llamado grabado por im-pacto láser, crea formas fuera de las formas cris-talinas de los metales, que aportan propiedades mecánicas y ópticas ideales, usando un sistema de sobremesa capaz de producir masivamente dichas formas a bajo costo.56

Las formas, que incluyen nanopirámides, en-granajes, ranuras, entre otros, son demasiado pe-queñas para ser vistas sin la ayuda de instrumen-tos especializados de imagen.

Los investigadores, liderados por Gary Cheng, profesor de Ingeniería Industrial en la Universidad de Purdue, usaron esta nueva técnica para estam-par nano-formas en titanio, aluminio, cobre, oro y plata.

56 Fuente: http://www.purdue.edu/

A continuación se describen las aleaciones dispo-nibles en el mercado estadounidense:

• Cobre y aleaciones alto cobre (confor-mado): Cobre libre de oxígeno (OF): C10100, C10200, C10300, C10700, C10800. Cobre electrolítico (ETP): C11000. Cobre con plata: C11300, C11400, C11700. Cobre desoxida-do: C12000, C12200. Cobre telurio: C14500. Cobre azufre: C14700. Cobre zirconio: C15000, C15100. Cobre cadmio: C16200, C16500. Cobre berilio: C17000, C17200, C17410, C17460, C17500, C17510. Otros cobres: C18661, C18900, C19025, C19400, C19500, C19700.

• Latón (conformado): C21000, C22000, C22600, C23000, C24000, C26000, C42500, C44300.

• Bronce al fósforo (conformado): C51000, C51100, C52100, C52400.

• Bronce al aluminio (conformado): C61400, C63000.

• Bronce al silicio (conformado): C65100, C65500, C65600.

• Cobre-níquel (conformado): C70600, C71000, C71500, C72500.

• Plata-níquel (conformado): C75200.• Latón bismuto selenio (fundido): C89520.• Bronce al aluminio (fundido): C95200,

C95300, C95400, C95410, C95500, C95520, C95600, C95700, C95800, C95900.55

55 Fuente: “Desarrollo de plataforma de conocimiento y capacidades locales para la creación de nuevos productos que utilicen la propiedad antimicrobiana del cobre”, desarrollado con el apoyo de InnovaChile de CORFO.


IMPRESIÓN 3D UTILIZANDO GOTAS MICROSCÓPICAS DE COBRE

Investigadores de la Universidad de Twente (Países Bajos) han desarrollado un método para la impresión 3D utilizando gotas microscópicas de cobre y oro con la ayuda de un láser.

La capacidad de imprimir estructuras con mejor conducti-vidad de calor y electricidad po-drían desembocar en la creación de dispositivos y componentes

completamente nuevos.El método desarrollado consiste en crear go-

tas microscópicas a partir de un film delgado de metal que es fundido con láser (PLD). La elevada precisión de la fundición del metal permite la colo-cación y apilamiento de gotas microscópicas sobre un sustrato para crear estructuras metálicas de alta resolución.

El equipo afirma que fue capaz de apilar mi-les de gotas de metal en una estructura de sólo 2 milímetros de altura y 5 micras de diámetro. Los investigadores dicen que puede crearse casi cual-quier forma, incluyendo electrodos y circuitos de cobre.57

VIDRIO METÁLICO: PRÓXIMA GENERACIÓN DE MATERIALES

La próxima generación de materiales llamados vi-drios metálicos serán más sencillos y baratos, de acuerdo con una investigación de la Universidad

57 Fuente: http://www.metalworkingworldmagazine.com/

de Nueva Gales del Sur (Australia) que puede pre-decir por primera vez qué combinaciones de me-tales formarán mejor estos útiles materiales.

Estos materiales se comportan de forma más semejante al vidrio o el plástico que al metal. Sin dejar de ser metales, se vuelven tan maleables como la goma de mascar cuando se calientan, y pueden ser fácilmente moldeados o soplados como el cristal.

En promedio, son también tres veces más fuertes y duros que los metales ordinarios, y se encuentran entre los materiales más resistentes conocidos. “Han sido descritos como el desarrollo más significativo en la ciencia de materiales desde el descubrimiento de los plásticos hace más de 50 años.”, según comenta el autor del estudio, el Dr. Kevin Laws, de la UNS Australia, en Sydney.

La mayoría de los metales son cristalinos cuan-do son sólidos, con sus átomos dispuestos en una forma altamente organizada y regular.

Los investigadores han utilizado su modelo para predecir con éxito más de 200 nuevas aleacio-nes de vidrio metálico a base de magnesio, plata, cobre, zinc y titanio, en los últimos años.58

NUEVA NORMA PARA EL CONTACTO CON EL BERILIO

Para proteger mejor a los trabajadores de la indus-tria, la OSHA (EEUU) propuso una nueva norma para reducir la exposición específicamente para el berilio y los materiales que lo contienen. Si esta norma se adopta, reducirá el límite de exposición permisible del berilio (PEL) actual por la OSHA de 2,0 μg/m3 a 0,2 μg/m3 como promedio ponderado

58 Fuente: http://www.metalworkingworldmagazine.com


de 8 horas. Además, se crearía un límite de exposi-ción a corto plazo de 2 μg/m3 para un período de 15 minutos y requerirá equipamiento de protec-ción individual, exámenes médicos, otra vigilancia médica y formación.

El berilio es un elemento natural que, en su forma pura, es un tercio más ligero que el aluminio y sin embargo, tiene seis veces más rigidez especí-fica que el acero. Cuando se encuentra aleado con otros metales como el cobre, el níquel o el alumi-nio, se mejoran las propiedades y el rendimiento de estos metales.

Estos materiales ofrecen una buena conducti-vidad eléctrica y térmica, alta resistencia y dureza, buena resistencia a la corrosión y la fatiga, y pro-piedades no magnéticas.59

COMPÓSITOS CONDUCTORES DE COBRE POLIMETACRILATO DE METILO: INVESTIGACIÓN ESTRUCTURAL, ELÉCTRICA Y UMBRAL DE PERCOLACIÓNCopper Polymethylmethacrylate Conducting Composites: Structural and Electrical Research, and Percolation Threshold (Septiembre 2006)

Los compósitos conductores de cobrepolimetacri-lato de metilo (PMMA), se fabricaron con distintas concentraciones de partículas de cobre esféricas, de tamaño nanométrico y micrométrico, dispersas en la matriz polimérica. Las muestras se prepara-ron en atmósfera inerte aplicando presión y tem-peratura, no observándose modificaciones en el peso molecular a la temperatura de trabajo.

La microestructura se examinó mediante mi-croscopía electrónica de barrido (SEM) y la con-

59 Fuente: http://www.metalworkingworldmagazine.com/

ductividad eléctrica se midió en función de la concentración de partículas de cobre en la matriz (aislante). A concentraciones cercanas al 10 % en volumen, los compósitos aumentaron su conduc-tividad en alrededor de 13 órdenes de magnitud, comparados con el PMMA sin relleno metálico.60

ESTUDIO EXPLORATORIO DE LAS PROPIEDADES ELÉCTRICAS DE LOS NANOCOMPÓSITOS DE COBRE-PMMA, POLIMERIZADOS MEDIANTE RADIACIÓN GAMMAExploratory Study of the Electrical Properties of Cooper-PMMA Nanocomposites, Polimerized by Means of Gamma Radiation

La preparación de compósitos conductores se lle-va a efecto, utilizando esferas de cobre de 80 nm a 120 nm de diámetro, distribuidas en una matriz de metacrilato de metilo (MMA), para distintas con-centraciones en volumen del metal conductor. La polimerización se realiza mediante radiación gam-ma, con dosis de 8 kGy aplicadas in situ, obtenién-dose muestras altamente homogéneas.

La polimerización mediante radiación gamma muestra ser una técnica eficiente, para la fabrica-ción de compósitos conductores de matriz polimé-rica homogéneos y resistentes, a la acción mecáni-ca y a la manipulación.61

60 Fuente: http://www.revistavirtualpro.com/revista/industria-del-cobre/11

61 Fuente: http://www.revistavirtualpro.com/revista/industria-del cobre/11#sthash.vvm4Rqut.dpuf


ESTUDIO DE ALEACIÓN Cu-Cr PRODUCIDA POR MECANOSÍNTESISStudy of a Cu-Cr Alloy Produced by Mechanosynthesis (Septiembre 2006)

La mecanosíntesis es un proceso de aleación me-cánica que actualmente viene siendo utilizada con gran intensidad, ya que es una técnica muy útil en el aleado de ciertos metales, como el compuesto Cu-Cr, el cual posee propiedades altamente esta-bles después de someterse a este proceso.

La mecanosíntesis es una técnica de produc-ción de soluciones sólidas, basada fundamental-mente en reacciones sólido sólido (SSR), lo cual significa que los procesos involucrados en la evo-lución de la microestructura ocurren sin salir de la fase sólida, y por lo tanto no se requiere pasar por los puntos de fusión de los elementos parti-cipantes de la reacción. En términos prácticos, significa una reducción de los costos frente a los procedimientos usuales que involucran cambios de estado. En el documento se explica el proceso de mecanosíntesis, así como los procesos de carac-terización de las muestras aleadas62

SINTERIZADO POR MICROONDAS Y PROPIEDADES MECÁNICAS DEL ACERO COBRE PMMicrowave Sintering and Mechanical Properties of PM Copper Steel (Septiembre 2006)

El procesamiento por microondas ha ganado acep-tación a nivel mundial como un método novedoso para calentar y sinterizar una considerable canti-

62 Fuente: http://www.revistavirtualpro.com/revista/industria-del-cobre/12#sthash.YWoiqP2b.dpuf

dad de materiales, desde madera hasta caucho y cerámica especializada, y ofrece ventajas especí-ficas en términos de velocidad, energía, eficiencia de energía, simplicidad del proceso, propiedades novedosas y mejoradas, microestructuras más fi-nas, y riesgos ambientales más pequeños. En este artículo, ha sido reportada la sinterización por mi-croondas del módulo de ruptura (modulus of rup-tures, MOR) de muestras de barras de acero-cobre PM (composición MPIF FC-0208), y la evaluación comparativa de las propiedades mecánicas usan-do técnicas de sinterización, tanto convencionales como por microondas.63

FABRICACIÓN Y COMPORTAMIENTO EN HÚMEDO DE CERÁMICA DE BATIO3 PARTICULADA REFORZADA CON COMPOSITES DE MATRIZ DE COBRE Fabrication and Dampin Behavior of Particulate Batio3 Ceramic Reinforced Copper Matrix Composites (Septiembre 2006)

Los composites con matriz metálica ofrecen opor-tunidades únicas para lograr multifuncionalidad en los materiales. En un intento por investigar la posibilidad de aumentar las características de humedad de metales estructurados, el cobre fue reforzado con partículas de BaTiO3

ferroeléctricas tetragonales (composites Cu- BaTiO3), usando téc-nicas de metalurgia en polvo. Se investigó el efec-to del tamaño del particulado y tres condiciones de procesamiento, la atmósfera de sinterización, la velocidad de enfriamiento, y la presión de com-pactación uniaxial sobre la tetragonalidad, y por

63 Fuente: http://www.revistavirtualpro.com/revista/industria-del-cobre/13#sthash.bIhQSgtl.dpuf


ende, las propiedades ferroeléctricas del polvo de titanato de bario; la investigación de todo esto se hizo empleando Calorimetría Diferencial de Barrido (Differential Scanning Calorimetry, DSC) y difracción de rayos X (XRD). Los resultados mues-tran que la atmósfera de sinterización y las veloci-dades de enfriamiento tenían poco efecto sobre la tetragonalidad del polvo de titanato de bario. La tetragonalidad del polvo de titanato de bario de-crecía gradualmente con la disminución del tama-ño de partícula. Sin embargo, el decrecimiento en la tetragonalidad junto con el decrecimiento en el tamaño de partícula era solamente severo en los polvos demasiado finos. Aunque no se encontró ninguna relación directa entre la presión de com-pactación uniaxial y la tetragonalidad, la presión uniaxial puede también disminuir la tetragonali-dad del titanato de bario.64

EFECTO DE COBRE COLOIDAL NANOMÉTRICO SOBRE TEJIDOS DE ALGODÓNEffect of Nanosized Colloidal Copper on Cotton Fabric (Junio 2013)

En esta investigación se sintetizó cobre nanomé-trico como solución coloidal y se estudió su apli-cación en tejidos de algodón. Se prepararon los nanocoloides por medio de la reducción química de sales de cobre utilizando borohidruro de sodio como agente reductor en presencia de citrato tri-sódico. Se examinaron el tamaño de partícula y su distribución a través de un analizador de tamańo

64 Fuente: http://www.revistavirtualpro.com/revista/industria-del-cobre/14

de partícula; su morfología se observó mediante técnicas SEM y AFM. La espectroscopía de fluores-cencia de rayos X detectó la presencia de cobre en los tejidos tratados.65

65 Fuente: http://www.revistavirtualpro.com/revista/nanotecnologia--algunas-aplicaciones-e-impactos/26#6771


OBTENCIÓN DE ALEACIONES COMPUESTAS NANOESTRUCTURADAS DE Cu-CERÁMICAS DE Cr USANDO COBRE EN POLVO DE ELECTROOBTENCIÓNObtaining Nanostructured Composite Alloys of Cu-Cr Ceramics Using Copper Powder from Electrowinning (Enero 2011)

En este documento se presentan los resultados preliminares de la caracterización microestruc-tural, mecánica y eléctrica de nuevas aleaciones compuestas nanoestructuradas Cu-Cr3O2-Cr3C2 obtenidas por molienda mecánica y utilizando como material base cobre electrolítico en pol-vo de alta pureza y tamaño de partícula ultrafi-no obtenido en proceso de electro-obtención. El aleado mecánico se realizó en molino planetario empleando cantidades variables de cromo puro y Cr3C2, además del dispersante. La molienda a 300 rpm se realizó durante ocho horas, con la finalidad de refinar el tamaño de partícula y reforzar el co-bre mediante la dispersión de carburo de cromo y la precipitación de partículas nanométricas de Cr3O2 por medio de la reacción entre el cromo adi-cionado y el oxígeno proveniente de la oxidación del cobre y del dispersante.

La caracterización del aleado en polvo se orientó en determinar resultados de morfología y tamaño de partículas, concentración de im-purezas y del análisis por difracción de rayos X, en función del tiempo de molienda óptimo que combine las mejores propiedades mecánicas y eléctricas de estas aleaciones para usos en com-ponentes eléctricos. Resultados preliminares de propiedades mecánicas y eléctricas de las par-tículas consolidadas en caliente mediante com-pactación isostática con presión de 90 MPa du-

rante dos horas a 925 K muestran durezas de 63 HRb, resistencia a la tracción de 440 MPa y con-ductividad de 78 % IACS.66

66 Fuente: http://www.revistavirtualpro.com/revista/industria-ceramica/15#1792


El concepto científico y técnico de materiales corres-ponde a un área de gran desarrollo internacional, tanto en el ámbito de la investigación como en el industrial. Esto se debe a que es necesario entender las relaciones entre las propiedades, su estructura, el procesamiento y su funcionamiento para diseñar materiales con un con-junto predeterminado de funciones.

Su inclusión en el sector productivo es crucial y con-tribuirá a lograr la diversificación productiva de nuestro país, ya que este sector produce materiales para obras, maquinarias y herramientas diversas, así como la manu-factura de productos requeridos por la sociedad.

Este programa fue elaborado mediante un proce-so participativo y descentralizado a nivel nacional con

la participación de expertos de las universidades, ins-titutos de investigación, centros de innovación tecno-lógica, empresas, organizaciones civiles e instituciones estatales.

El programa presenta las siguientes áreas prioritarias: polímeros naturales y sintéticos, meta-les, compuestos, cerámicos y minerales no metálicos, nanomateriales y semiconductores. En este contexto, se impulsará el desarrollo de proyectos de investiga-ción científica, tecnológica y de innovación, así como la generación de conocimiento estructurado y tecnoló-gico en las áreas identificadas como prioritarias a nivel nacional.67

67 Fuente: Programa Nacional Transversal de Ciencia y Tecnología. De materiales 2016-2021, 1a edición, abril 2016. Consejo Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación Tecnológica (CONCYTEC).

ANEXO 1PROGRAMA NACIONAL TRANSVERSAL DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE

MATERIALES 2016-2021


ÁREAS TEMÁTICAS DE INVESTIGACIÓN

“En el Perú, los materiales, o más precisamente los mi-nerales, han jugado un papel capital en los últimos 15 años, ya que su exportación hacia países con econo-mías en desarrollo rápido (China e India) ha contribuido a reforzar la economía del país.

Para que el país siga creciendo, es necesario diver-sificar su producción, por lo que el programa impulsará el desarrollo de proyectos de investigación científica, tecnológica y de innovación, así como la generación de conocimiento estructurado y tecnología en los te-mas identificados como prioritarios a nivel nacional.

De esa manera, se espera articular conocimiento y acción entre las distintas esferas de la sociedad, para lograr empresas más competitivas utilizando y produ-ciendo materiales modernos y eficientes. En este con-texto, se plantean las siguientes áreas prioritarias de investigación.”

I. POLÍMEROS NATURALES Y SINTÉTICOS

“Los polímeros, tanto naturales como sintéticos, se constituyen en un campo fecundo para la investiga-ción en el Perú debido a sus ingentes posibilidades de aplicación en diversos campos, lo que implica pasar de la investigación a la aplicación industrial vía la consi-guiente innovación. Hay, en nuestro medio, investiga-ciones realizadas con polímeros naturales así como con relación a sus potenciales usos industriales; además, se cuenta con ingente potencialidad en el reciclaje.”a) Generación y uso de polímeros naturales y sintéti-

cos para aplicaciones ambientales, médicas, agrí-colas y energéticas.

b) Reciclaje y valorización de residuos (plásticos, ma-deras, y otros).68


HILOS DE METAL PARA DESARROLLAR LA ELECTRÓNICA ‘VESTIBLE’ . INVESTIGADORES DE EE.UU. DESARROLLAN ANTENAS Y SENSORES QUE SE BORDAN EN LOS TEJIDOS

Los investigadores que trabajan para desarrollar produc-tos electrónicos portátiles han alcanzado un hito: son capaces de bordar circuitos en un tejido con 0,1 milíme-tros de precisión, el tamaño perfecto para integrar com-ponentes electrónicos tales como sensores y dispositi-vos de memoria de ordenador en la ropa. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters (2016). DOI: 10.1109/LAWP.2015.2435257.

Con este avance, los investigadores de la Universidad Estatal de Ohio (OSU, EE.UU.) han dado el siguiente paso hacia el diseño de tex-tiles funcionales: ropa que recoge, almacena o transmite información digital. Con un mayor desarrollo, la tecnología podría dar lugar a camisas que actúan como antenas para su teléfono inteligente o tableta, ropa de entrenamiento que controla su nivel de forma, equipo deportivo que controla el rendimiento de los atletas, una venda que le dice al médico cómo de bien se está curando el tejido que hay debajo, o incluso una gorra de tejido flexible que detecta actividad en el cerebro.69

II. METALES

“La industria peruana demanda tecnologías que depen-den en gran medida del uso de aleaciones metálicas, en particular de aleaciones estructurales, especiales y superaleaciones. Sectores como construcción, minería, salud, industria y otros dependen del desarrollo de este tipo de aleaciones. En este panorama de problemas tec-nológicos, el Programa de Materiales necesariamente debe aportar soluciones.”

69 Fuente: http://www.tendencias2 1.net/


Por ello, se han considerado 3 líneas prioritarias de investigación en metales que se detallan a continuación:a) Integridad estructural.b) Reprocesamiento de pasivos ambientales (relaves,

escorias y polvos metalúrgicos como fuentes de metales valiosos, elementos raros y estratégicos).

c) Desarrollo de materiales metálicos y procesos para darle valor agregado a los productos de la industria.70

UN SISTEMA PERMITE CARGAR DISPOSITIVOS MÓVILES A DISTANCIA. EL MODELO, DE LA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE BARCELONA, ESTÁ FORMADO POR METAMATERIALES

Un equipo de investigadores del Departamento de Física de la Universitat Autónoma de Barcelona ha de-sarrollado un sistema capaz de transferir con mucha eficiencia la energía eléctrica entre dos circuitos se-parados, mediante el uso de metamateriales. Applied Physics Letters (2016). DOI: 10.1063/1.4939789.

Se trata de un sistema en fase experimental que, en caso de optimizarse y aplicarse a la carga de dispositivos móviles, per-mitiría la deseada carga inalámbrica a distancias mayores que las actuales. Los dispositivos de carga inalámbrica aprovechan el fenómeno de la induc-ción para cargar los mó-

viles mediante una carcasa especial adaptada al móvil y una base de carga enchufada a la red eléctrica. Cuando se coloca el móvil sobre la base, ésta genera un campo magnético que induce una corriente eléctrica en la car-casa, sin necesidad de utilizar ningún cable, y se carga la batería. Si el móvil se separa de la base, la energía no se transmite con suficiente eficiencia y la batería no se


puede cargar. El sistema desarrollado por los investiga-dores de la UAB supera esta limitación.

Está formado por metamateriales que combinan capas de materiales ferromagnéticos, como los imanes, y de materiales conductores, como el cobre. Los meta-materiales rodean los circuitos emisor y receptor y per-miten transferir la energía entre ellos, a distancia y con una eficiencia sin precedentes71

III. COMPUESTOS

“Los compuestos son la unión de al menos dos materia-les disímiles. Los constituyentes son seleccionados de acuerdo a la aplicación y la posibilidad de combinación es infinita, al igual que sus aplicaciones. Existen dos ti-pos de compuestos: heterogéneos y homogéneos.”72

IV. CERÁMICOS Y MINERALES NO METÁLICOS

Caracterización e incremento del valor agregado de ma-teriales cerámicos y minerales no metálicos regionales.

DESCUBREN NUEVAS PROPIEDADES DE LA SUPERCONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA. ANALIZAN LOS CUPRATOS, MATERIALES CAPACES DE CONDUCIR SIN RESISTENCIA A TEMPERATURAS ALTAS

Físicos de la Universidad de Waterloo (Canadá) han di-rigido un equipo internacional que se ha acercado más a comprender el misterio de cómo se da en ciertos ma-teriales la superconductividad, un estado exótico que permite que se conduzca la electricidad con resistencia prácticamente nula. Los físicos de todo el mundo bus-can entender los secretos de la superconductividad por las interesantes posibilidades tecnológicas que tendría

71 Fuente: http://www.tendencias21.net/ 72 Fuente: Programa Nacional Transversal de Ciencia y Tecnología.

De materiales 2016-2021, 1a edición, abril 2016. Consejo Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación Tecnológica (CONCYTEC).


conseguir que se produjera más cerca de la tempera-tura ambiente. Science (2016). DOI: 10.1126/science.aad1824.

En la superconductividad convencional, los mate-riales que son enfriados a casi el cero absoluto (-273,15 grados Celsius) exhiben la fantástica propiedad de que los electrones se emparejan y son capaces de conducir la electricidad con resistencia prácticamente nula. Si la superconductividad funcionara a temperaturas más al-tas, podría aplicarse a la creación de tecnologías como las redes de energía ultra eficientes, los superordenado-res y los vehículos de levitación magnética. 73

Los nuevos hallazgos presentan evidencia experi-mental directa de lo que se conoce como nematicidad electrónica —cuando las nubes de electrones se en-cajan en un orden alineado y direccional— en un tipo particular de superconductor a alta temperatura. Los resultados, publi-cados en Science, podrían llevar a una teoría que ex-plique por qué se produce la super-conductividad a temperaturas más altas en ciertos materiales.

“En este estudio, identificamos una alineación inesperada de los electrones - un hallazgo que proba-blemente es general para los superconductores de alta temperatura y con el tiempo puede resultar ser un in-grediente clave del problema”, dice David Hawthorn, profesor del Departamento de Física y Astronomía.

Los resultados muestran evidencia de que la nema-ticidad electrónica es una característica universal de los superconductores de alta temperatura de cuprato. Los cupratos son cerámicas de óxido de cobre compuestas de capas bidimensionales o planos de átomos de co-bre y de oxígeno separados por otros átomos. Son co-nocidos por ser los mejores superconductores de alta temperatura.

73 Fuente: http://www.tendencias21.net/

CRISTALES CON NANOPOROS, NUEVOS ALIADOS EN LA LUCHA CONTRA EL CAMBIO CLIMÁTICO Están hechos de un material que absorbe el dióxido de carbono incluso con presencia de humedad, algo que otros materiales no pueden hacer

Aunque el cambio climático, en general, es la modifica-ción del clima con respecto al historial climático a una escala global o regional y en la historia de la Tierra siem-pre ha existido; actualmente el concepto suele referirse a los cambios climáticos del presente, es decir, como si-nónimo de calentamiento global (aumento observado en los últimos siglos de la temperatura media del sis-tema climático de la Tierra y sus efectos relacionados).

Los expertos esperan que el calentamiento global tenga efectos significativos para los humanos, como la amenaza a la seguridad alimentaria por la disminución del rendimiento de cosechas o la pérdida de hábitats por inundación. Por eso, los científicos se afanan en encontrar nuevas herramientas para luchar contra este cambio del clima en progreso. Un nuevo material de si-licato de cobre con microporos podría ser una de estas herramientas.

Ha sido creado por científicos de la Universidad de Estocolmo y aplicado para el desarrollo de cristales que capturan el dióxido de carbono mucho más eficiente-mente que los materiales previamente conocidos, in-cluso en presencia de agua. La investigación realizada ha sido publicada recien-temente en un artículo de la revista científica Science (2015). DOI: 10.1126/science.aab1680. El cristal de silicato de cobre en cuestión ha sido bautizado como SGU-29 por la Universidad Sogang de Corea, y es resultado de una cooperación internacional. El material podría ser utilizado para la captura de dióxido de carbono de la at-mósfera, y especialmente para limpiar las emisiones.74



V. NANOMATERIALES Y SEMICONDUCTORES

a) Estudio y aplicación de nanomateriales avanza-dos en salud, construcción, energía, industria y ambiente.

b) Estudio de semiconductores para aplicaciones electrónicas.

LOS SMARTPHONES PODRÍAN USARSE PARA DETECTAR CONTAMINANTES UN DISPOSITIVO ACOPLADO AL TELÉFONO ANALIZA YA LA PRESENCIA DE PESTICIDAS

Pronto podríamos estar usando los teléfonos inteligen-tes para combatir un importante contaminante atmos-férico, gracias a una investigación del Instituto Real de Tecnología de Melbourne (RMIT, Australia). El trabajo ha sido publicado en la revista ACS Nano. ACS Nano (2015). DOI: 10.1021/acsnano.5b04343. Los exper-tos han desarrollado el primer método fiable y de bajo costo para detectar dióxido de nitrógeno (NO

2), un con-

taminante atmosférico que contribuye a más de siete millones de muertes en el mundo cada año, según la Organización Mundial de la Salud (OMS).75

Pesticidas: Otro uso posible para los smartpho-nes es la detección de pesticidas, según un estudio de la Universidad de Tecnología Hefei de China y la Universidad Nacional de Singapur, publicado en


Biosensors and Bioelectronics. (2016). DOI: 10.1016/j.bios.2015.08.054. El método consistiría en analizar sensores de papel mediante un programa del sistema Android.

Ya se han desarrollado detectores más pequeños que utilizan papel como material sensor, pero no han producido señales suficientemente fuertes para la de-tección. El nuevo estudio sí consigue detectar el pestici-da thiram. Para hacer el detector, los investigadores tu-vieron que desarrollar tres componentes: nanopartícu-las para detectar el pesticida y emitir una señal fluores-cente en el papel; una pieza de equipamiento impresa en 3D formada por un teléfono inteligente conectado a un mini-láser, un filtro óptico y una mini-cavidad; y un software que se ejecuta en Android.

Las nanopartículas —llamadas nanocristales de conversión ascendente— están constituidas de iones de cobre y fijadas en el papel. Se coloca una muestra sobre el papel, y las moléculas de plaguicidas se unen a los iones de cobre en las nanopartículas. El dispositivo enciende una luz sobre el papel y, utilizando el software especialmente desarrollado, el teléfono inteligente lee la luz fluorescente emitida por las nanopartículas.

La luz fluorescente varía según la cantidad de pla-guicida presente en la muestra, por lo que el software puede traducir esa señal en la concentración de pes-ticida. El sistema de detección da una lectura fiable a bajas concentraciones, con una precisión de hasta 0,1 micromolar.76


CEPREDIM

EL COBRE (Cu) I+D+ise imprimió el mes de junio de 2016

en el Centro de Producción Editorial e Imprenta de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos

Jr. Paruro 119, Lima 1, PerúCorreo electrónico: [email protected]

Teléfono: 619 7000, anexo 6009Tiraje: 500 ejemplares

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