La in­dus­tria rein­ven­ta el vi­drio

Pa­ra­bri­sas con tec­no­lo­gía pa­ra ab­sor­ber los ra­yos del sol y con­ver­tir­los en elec­tri­ci­dad, cu­bier­tas de ce­lu­lar al­ta­men­te re­sis­ten­tes, en­tre otras in­no­va­cio­nes. El vi­drio, un ma­te­rial or­na­men­tal que da­ta del si­glo I, hoy es ob­je­to de in­ves­ti­ga­cio­nes con un

Manufactura - - CONTENIDO - POR LEO­NAR­DO PE­RAL­TA

Es­te ma­te­rial or­na­men­tal que da­ta del si­glo I, hoy es ob­je­to de in­ves­ti­ga­cio­nes con una di­ver­si­dad de apli­ca­cio­nes in­dus­tria­les

La ca­sua­li­dad fue un fac­tor en el des­cu­bri­mien­to de las apli­ca­cio­nes que tie­ne el vi­drio. El his­to­ria­dor ro­mano Pli­nio es­cri­bió, en el si­glo I, que fue es­te ma­te­rial des­cu­bier­to por co­mer­cian­tes fe­ni­cios que ha­brían en­cen­di­do un fue­go en la pla­ya y usa­do blo­ques de na­trón (car­bo­na­to de so­dio) co­mo sos­tén pa­ra sus ollas. Se­gún Pli­nio, la com­bi­na­ción de ca­lor, na­trón y are­na (en su ma­yor par­te sí­li­ce) ha­brían crea­do ama­si­jos de un ma­te­rial se­mi­trans­pa­ren­te.

El vi­drio fue con­si­de­ra­do co­mo un ma­te­rial apro­pia­do pa­ra jo­ye­ría y con­te­ne­do­res. Con el pa­so de los si­glos, ci­vi­li­za­cio­nes co­mo la ro­ma­na y la Eu­ro­pa me­die­val per­fec­cio­na­ron el em­be­lle­ci­mien­to del vi­drio, agre­gán­do­le sus­tan­cias que le da­ban vis­to­sos co­lo­res, pe­ro en esen­cia se man­tu­vo co­mo un ma­te­rial es­ca­so, em­plea­do ca­si siem­pre en apli­ca­cio­nes or­na­men­ta­les y, en oca­sio­na­les, con usos ar­qui­tec­tó­ni­cos co­mo los vi­tra­les que ador­na­ron las igle­sias eu­ro­peas du­ran­te la Edad Me­dia.

Pre­ci­sa­men­te, en ese tiem­po co­mien­zan las pri­me­ras ex­plo­ra­cio­nes so­bre las ca­pa­ci­da­des del vi­drio co­mo ma­te­rial es­pe­cia­li­za­do. Cien­tí cos co­mo el per­sa Ibn Sahl, en el si­glo X, y el in­glés Ro­ger Ba­con —dos si­glos más tar­de—, ex­plo­ra­ron la ca­pa­ci­dad de las ho­jas de vi­drio pa­ra des­viar los ra­yos de luz.

En XVI, en Ho­lan­da, Za­cha­rias Jans­sen y Hans Lip­pers­hey crea­ron los pri­me­ros mi­cros­co­pios y te­les­co­pios usan­do len­tes de vi­drio pu­li­do. Más tar­de se rea­li­za­ron las pri­me­ras ex­plo­ra­cio­nes so­bre las ca­pa­ci­da­des eléc­tri­cas de es­te ma­te­rial: a me­dia­dos del si­glo XVIII, los cien­tí cos Pie­ter van Muss­chen­broek y Ewald Georg von Kleist crea­ron la lla­ma­da Bo­te­lla de Ley­den, un dis­po­si­ti­vo ca­paz de al­ma­ce­nar car­gas eléc­tri­cas.

Si­mul­tá­nea­men­te, la tec­no­lo­gía en la ma­nu­fac­tu­ra del vi­drio avan­zó con la Re­vo­lu­ción In­dus­trial, cam­bian­do los tra­di­cio­na­les mé­to­dos de pro­duc­ción de ho­jas de vi­drio a par­tir del cor­te de glo­bos de vi­drio so­pla­do y el apla­na­mien­to ma­nual de ma­sas del ma­te­rial ca­lien­te.

EN 1848, el in­ge­nie­ro Henry Bes­se­mer pa­ten­tó el pri­mer pro­ce­so in­dus­trial pa­ra la pro­duc­ción de vi­drio plano, usan­do una ma­sa de es­te in­su­mo que pa­sa­ba por su­ce­si­vos ro­di­llos.

Es­tos pro­ce­sos de ma­ni­pu­la­ción me­cá­ni­ca del ma­te­rial hi­cie­ron po­si­ble la crea­ción, a na­les de la dé­ca­da de 1870, de las pri­me­ras lám­pa­ras eléc­tri­cas in­can­des­cen­tes po­pu­la­ri­za­das por Tho­mas Edi­son, las cua­les usa­ban un bul­bo de vi­drio ca­paz de so­por­tar el va­cío y la irra­dia­ción de un la­men­to in­can­des­cen­te.

Ha­cia na­les del si­glo XIX, el ale­mán Ot­to Schott desa­rro­lló el pri­mer vi­drio de bo­ro­si­li­ca­to. De acuer­do con Jo­chen Herz­berg, ge­ren­te de mer­ca­do­tec­nia en la em­pre­sa ale­man­da Schott, es­te ma­te­rial, al que se le agre­ga óxi­do de bo­ro, per­mi­tió el uso del vi­drio en apli­ca­cio­nes in­dus­tria­les quí­mi­cas y bio­ló­gi­cas, “el vi­drio de bo­ro­si­li­ca­to tie­ne una muy ba­ja ca­pa­ci­dad de di­la­ta­ción tér­mi­ca y su reac­ti­vi­dad quí­mi­ca es muy ba­ja, por lo que pu­do ser usa­do en reac­to­res y otros apa­ra­tos in­vo­lu­cra­dos en pro­ce­sos co­mo la des­ti­la­ción”.

No só­lo la quí­mi­ca fue be­ne cia­da. A ini­cios del si­glo XX es­te vi­drio co­men­zó a ser usa­do pa­ra los tu­bos de va­cío re­que­ri­dos co­mo com­po­nen­te en los apa­ra­tos emi­so­res y re­cep­to­res de ra­dio y que lue­go se­rían usa­dos en la na­cien­te in­dus­tria de la elec­tró­ni­ca has­ta la lle­ga­da de los tran­sis­to­res en la se­gun­da mi­tad del si­glo.

Otras apli­ca­cio­nes del vi­drio fue­ron des­cu­bier­tas. En 1903, el quí­mi­co fran­cés Edouard Be­ne­dic­tus ti­ró un en­va­se de vi­drio que con­te­nía plás­ti­co lí­qui­do re­se­co que for­mó una lá­mi­na e im­pi­dió su ro­tu­ra. Es­ta apli­ca­ción, de­no­mi­na­da vi­drio la­mi­na­do, se­ría em­plea­da ma­si­va­men­te por la in­dus­tria au­to­mo­triz a par­tir de la dé­ca­da de 1930, cuan­do em­pre­sas co­mo Ford em­pe­za­ron a usar es­te ma­te­rial en la fa­bri­ca­ción de sus pa­ra­bri­sas.

Con la po­pu­la­ri­za­ción a me­dia­dos del si­glo XX de una nue­va ge­ne­ra­ción de ma­te­ria­les po­li­mé­ri­cos de­ri­va­dos del pe­tró­leo, ba­ra­tos de pro­du­cir y de mol­dear, el in­te­rés en la in­no­va­ción del vi­drio de­ca­yó.

NUE­VAS PO­SI­BI­LI­DA­DES

Pe­se al trans­cur­so del tiem­po, las pro­pie­da­des del vi­drio no fue­ron ol­vi­da­das e,

“Con la lle­ga­da de nue­vas tec­no­lo­gías co­mo la ma­nu­fac­tu­ra adi­ti­va po­de­mos ex­pe­ri­men­tar con es­truc­tu­ras de vi­drio más allá de las su­per­fi­cies pla­nas tra­di­cio­na­les Jay­min Amin, Cor­ning

in­clu­so, tu­vie­ron lu­gar nue­vas in­ves­ti­ga­cio­nes que le die­ron a es­te ma­te­rial nue­vas apli­ca­cio­nes in­dus­tria­les. “Es­te ma­te­rial no reac­cio­na quí­mi­ca­men­te a la ra­dia­ción ul­tra­vio­le­ta, es iner­te a pro­ce­sos bio­quí­mi­cos y, ade­más, se pue­de re­ci­clar de ma­ne­ra vir­tual­men­te in­de ni­da”, di­ce Jo­chen Herz­berg en Schott, por lo que, a prin­ci­pios de la dé­ca­da pa­sa­da, em­pre­sas co­mo la nor­te­ame­ri­ca­na Cor­ning, una de las más im­por­tan­tes en la ma­nu­fac­tu­ra del vi­drio a ni­vel mun­dial, re­lan­za­ron es­te ma­te­rial pa­ra adap­tar­lo a las ne­ce­si­da­des de nues­tra épo­ca.

“En la dé­ca­da de los se­sen­ta desa­rro­lla­mos pro­ce­sos quí­mi­cos pa­ra re­for­zar el vi­drio, pe­ro era de­ma­sia­do re­sis­ten­te al im­pac­to y no era el más ade­cua­do pa­ra apli­ca­cio­nes au­to­mo­tri­ces, las más po­pu­la­res en­ton­ces. A me­dia­dos de la dé­ca­da pa­sa­da re­cu­pe­ra­mos es­tos pro­ce­di­mien­tos pa­ra ha­cer un vi­drio ade­cua­do a las pan­ta­llas de los te­lé­fo­nos ce­lu­la­res”, di­ce Jay­min Amin, vi­ce­pre­si­den­te de tec­no­lo­gía pa­ra Cor­ning.

Aun­que el eje­cu­ti­vo de­cli­na ha­blar a de­ta­lle so­bre la com­po­si­ción del pro­duc­to, co­mer­cia­li­za­do ba­jo la mar­ca Go­ri­lla Glass, men­cio­nó que a es­te in­su­mo se le agre­ga, en­tre otros ele­men­tos, óxi­do de alu­mi­nio y se le so­me­te a un ba­ño de sa­les de po­ta­sio en es­ta­do de fu­sión, “es­to ge­ne­ra un in­ter­cam­bio de io­nes que au­men­ta la re­sis­ten­cia del ma­te­rial a la com­pre­sión”. Pe­ro no ha si­do el úni­co re­to. A di­fe­ren­cia de los pa­ra­bri­sas, las pan­ta­llas pa­ra ce­lu­la­res y otros dis­po­si­ti­vos ne­ce­si­tan te­ner un es­pe­sor de po­cos mi­lí­me­tros.

Tras el lan­za­mien­to del iPho­ne, en 2007 (que lle­va­ba es­te ma­te­rial en sus pan­ta­llas), el éxi­to de Go­ri­lla Glass ha si­do enor­me. La mar­ca se ha con­ver­ti­do en el ma­te­rial es­tán­dar de la in­dus­tria de los te­lé­fo­nos in­te­li­gen­tes y las ven­tas de la em­pre­sa pa­sa­ron de 5,860 mi­llo­nes de dó­la­res (MDD) has­ta más de 9,200 mi­llo­nes en los úl­ti­mos 12 me­ses.

Otras rmas han in­cur­sio­na­do en el mun­do del vi­drio ul­tra re­sis­ten­te, co­mo la ja­po­ne­sa Asahi Glass Com­pany, que lan­zó en 2011 su va­rie­dad lla­ma­da Dra­gon­trail.

Cor­ning no ha si­do la úni­ca com­pa­ñía en su­bir­se al bar­co de la in­no­va­ción. En Ale­ma­nia, la em­pre­sa Schott (la mis­ma que creó el vi­drio de bo­ro­si­li­ca­to) tam­bién se ha em­bar­ca­do en la ta­rea de desa­rro­llar nue­vas apli­ca­cio­nes pa­ra el vi­drio. En es­te ca­so, la em­pre­sa se de­can­tó por apli­ca­cio­nes pa­ra sis­te­mas mi­cro­elec­tro­me­cá­ni­cos, tam­bién lla­ma­dos MEM´S. Jo­chen Herz­berg, ge­ren­te pa­ra Schott, que ade­más de vi­drio de bo­ro­si­li­ca­to ma­nu­fac­tu­ra una di­ver­si­dad de ti­pos de vi­drio pa­ra ar­qui­tec­tu­ra y otros usos es­pe­cia­li­za­dos, di­jo que “los dis­po­si­ti­vos mi­cro­elec­tró­ni­cos nor­mal­men­te es­tán ja­dos a una su­per cie lla­ma­da sus­tra­to”.

El sus­tra­to sue­le es­tar he­cho de al­gún ti­po de si­li­cio, pe­ro es un ma­te­rial que pre­sen­ta al­gu­nas des­ven­ta­jas, es­pe­cial­men­te en el pro­ce­so de ma­nu­fac­tu­ra, “an­tes de co­lo­car los MEM´S, se de­ben rea­li­zar per­fo­ra­cio­nes en el sus­tra­to y co­lo­car, que nor­mal­men­te se rea­li­zan con ra­yos lá­ser o por me­dio de gra­na­lla­do”. Es­te pro­ce­so es com­pli­ca­do y ca­ro, cuan­do se ma­ne­jan es­ca­las mi­cros­có­pi­cas.

En el vi­drio, por el con­tra­rio, se pue­de mol­dear in­clu­so a es­ca­las muy pe­que­ñas. Por otro la­do, por sor­pren­den­te que pa­rez­ca, el vi­drio a es­ca­las mi­cros­có­pi­cas es más re­sis­ten­te que el si­li­cio, “el vi­drio tie­ne una ma­yor re­sis­ten­cia me­cá­ni­ca y ade­más es iner­te an­te en­tor­nos bio­ló­gi­ca­men­te reac­ti­vos, por lo que pue­de usar­se en me­ca­nis­mos que se ten­gan que in­jer­tar den­tro del cuer­po hu­mano”, se­ña­ló.

IN­NO­VA­CIÓN ME­XI­CA­NA

En Mé­xi­co cien­tí cos de di­ver­sas ins­ti­tu­cio­nes tam­bién tra­ba­jan en apro­ve­char las vir­tu­des del vi­drio. Jor­ge Ovi­dio Agui­lar, ac­tual­men­te in­ves­ti­ga­dor en la Uni­ver­si­dad de Quin­ta­na Roo, re­la­ta el tra­ba­jo de sus co­le­gas en crear vi­drios la­mi­na­dos que ten­gan ade­más pro­pie­da­des óp­ti­cas. l reali­zó su tra­ba­jo des­de me­dia­dos de la dé­ca­da pa­sa­da en el Cen­tro Na­cio­nal de In­ves­ti­ga­ción y De­sa­rro­llo Tec­no­ló­gi­co en Mo­re­los, di­ce que, “a me­dia­dos de la dé­ca­da pa­sa­da em­pren­di­mos una lí­nea de in­ves­ti­ga­ción que con­sis­tía usar sul­fu­ro de zinc, sul­fu­ro de co­bre o se­le­nu­ro de co­bre co­mo re­cu­bri­mien­to de la ca­pa de bu­ti­ral de po­li­vi­ni­lo (PVB), usa­da tra­di­cio­nal­men­te en­tre las dos lá­mi­nas de vi­drio”.

La in­ves­ti­ga­ción bá­si­ca rea­li­za­da por los in­ves­ti­ga­do­res con­clu­ye que el ma­te­rial tra­ta­do con los ma­te­ria­les te­nía ca­pa­ci­da­des óp­ti­cas que po­drían apro­ve­char­se en in­dus­trias co­mo la au­to­mo­triz, “se pue­den crear pa­ra­bri­sas que pue­dan re­co­ger ener­gía so­lar y con­ver­tir­la en elec­tri­ci­dad”. Ade­más, el vi­drio tie­ne la vir­tud de ser trans­pa­ren­te a las ra­dio­fre­cuen­cias.

En el cen­tro del país, Juan Fran­cis­co Pé­rez tra­ba­ja en apli­car al vi­drio un ma­te­rial lla­ma­do sol-gel. “En el cam­pus Que­ré­ta­ro, del Cen­tro de In­ves­ti­ga­ción y de Es­tu­dios Avan­za­dos del Ins­ti­tu­to Po­li­téc­ni­co Na­cio­nal, tra­ba­ja­mos en la apli­ca­ción de ma­te­ria­les en sus­tra­tos de vi­drio, usan­do el mé­to­do sol-gel”, di­ce el in­ves­ti­ga­dor.

Es­te mé­to­do con­sis­te en la apli­ca­ción de una re­si­na a una pla­ca de vi­drio pa­ra, pos­te­rior­men­te, tra­tar­la con sus­tan­cias quí­mi­cas o con ca­lor y crear una ca­pa de ma­te­ria­les co­mo hie­rro, co­bre cro­mo e

En los se­sen­ta desa­rro­lla­mos pro­ce­sos quí­mi­cos pa­ra re­for­zar el vi­drio, pe­ro era de­ma­sia­do re­sis­ten­te al im­pac­to y no era el más ade­cua­do pa­ra apli­ca­cio­nes au­to­mo­tri­ces”

Jay­min Amin, Cor­ning

in­clu­so alú­mi­na en a su­per cie. “So­bre la su­per cie de vi­drio co­lo­ca­mos una ba­se co­loi­dal de sí­li­ce y la par­tí­cu­la a ele­gir. Pos­te­rior­men­te la tra­ta­mos con ca­lor o com­pues­tos quí­mi­cos y ob­te­ne­mos una ca­pa de per­fec­ta ad­he­ren­cia al vi­drio y unos cuan­tos na­nó­me­tros de es­pe­sor”.

De acuer­do con el aca­dé­mi­co, es­te pro­ce­di­mien­to pue­de em­plear­se pa­ra crear su­per cies ca­ta­li­za­do­ras o pa­ra co­lo­car so­bre ellas ma­te­ria­les co­mo na­no­tu­bos u otras par­tí­cu­las con un diá­me­tro me­nor a los 100 na­nó­me­tros.

Por otro la­do se pue­den crear ca­pas con enor­me ad­he­ren­cia al vi­drio sin usar al­tas tem­pe­ra­tu­ras, al­go in­dis­pen­sa­ble si se quie­ren crear ca­pas de ma­te­ria­les sen­si­bles al ca­lor. Ade­más, se pue­den for­ta­le­cer su­per cies de vi­drio, co­lo­can­do ca­pas mi­cros­có­pi­cas de ma­te­ria­les co­mo plás­ti­cos, sin te­ner que in­ter­ve­nir la es­truc­tu­ra in­ter­na de la su­per cie, “en lu­gar de al­te­rar la com­po­si­ción del vi­drio agre­gán­do­le al­gún com­pues­to du­ran­te su ma­nu­fac­tu­ra, só­lo aña­des una ca­pa mi­cros­có­pi­ca” se­ña­ló el aca­dé­mi­co del Cin­ves­tav.

Así, el vi­drio pa­re­ce es­tar to­man­do un re­no­va­do in­te­rés, “con nue­vas tec­no­lo­gías co­mo la ma­nu­fac­tu­ra adi­ti­va po­de­mos ex­pe­ri­men­tar con es­truc­tu­ras de vi­drio más allá de las su­per cies pla­nas tra­di­cio­na­les, di­ce Jay­min Amin, de la com­pa­ñía Cor­ning, que, en 2012, lan­zó un nue­vo ti­po de vi­drio exi­ble al pun­to que se pue­de en­ro­llar. De­bi­do a sus ca­pa­ci­da­des con­duc­ti­vas, la rma fran­ce­sa Saint Go­bain ya co­mer­cia­li­za va­rie­da­des de vi­drio ca­paz de al­te­rar su opa­ci­dad an­te la pre­sen­cia de una co­rrien­te eléc­tri­ca.

Ovi­dio Agui­lar, de la Uni­ver­si­dad de Quin­ta­na Roo, se­ña­la que el vi­drio tie­ne un enor­me po­ten­cial en el fu­tu­ro, “ape­nas se ex­plo­ran nue­vas ca­pa­ci­da­des, co­mo la mo­du­la­ción de la trans­mi­si­vi­dad del vi­drio”. Otras ge­ne­ra­cio­nes de te­lé­fo­nos ce­lu­la­res y otros dis­po­si­ti­vos co­mo re­lo­jes in­te­li­gen­tes ya usan su­per cies cur­vas y, con la lle­ga­da de las compu­tado­ras ta­blet, em­pre­sas ex­pe­ri­men­tan con gran­des su­per cies de vi­drio que pue­dan co­lo­car­se en pa­re­des, es­cri­to­rios que pue­den ser­vir lo mis­mo de mo­ni­to­res y su­per cies tác­ti­les, “es po­si­ble que el vi­drio se con­vier­ta en el re­cu­bri­mien­to de ca­sas y o ci­nas”. El vi­drio pro­me­te se­guir sor­pren­dien­do en la ge­ne­ro­si­dad de sus apli­ca­cio­nes.

Prue­bas de re­sis­ten­cia en el ma­te­rial Go­ri­lla Glass

Pue­bas de tec­no­lo­gía pa­ra in­cre­men­tar la re­sis­ten­cia en los pa­ra­bri­sas

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