Las espumas metálicas cuentan con propiedades notables como la absorción de energía al impacto, permeabilidad a diferentes flujos y propiedades acústicas. Sus aplicaciones incluyen materiales resistentes al impacto, filtros, intercambiadores de calor y electrodos porosos. Por estas y otras características a estas espumas se les considera importantes materiales del futuro para una diversidad de sectores, entre ellos, el de la construcción y el automotriz, por ejemplo. Por estas y otras razones son de interés de estudio para investigadores como Ignacio Alejandro Figueroa Vargas, del Departamento de Materiales Metálicos y Cerámicos del Instituto de Investigaciones en Materiales de la UNAM.
Los metales también pueden ser espumosos y al lograr el proceso adecuado es posible crear una matriz sólida de metal con huecos vacíos o llenos de líquido, por lo que se puede hablar, según sea el caso, de espumas metálicas de poros abiertos o de poros cerrados, precisó el investigador originario de Michoacán.
Una espuma metálica es un sólido altamente poroso y para que sea considerado una espuma debe tener una porosidad por arriba de 50%. “Estos materiales nacieron de la ciencia básica y de la necesidad de estructuras más resistentes y más ligeras. Pero la demanda va más allá de que tengan una baja densidad, también es deseable que cuenten con otras propiedades como el aislamiento térmico y acústico”, agregó en entrevista el ganador de uno de los Premios de Investigación de la Academia Mexicana de Ciencias 2018, en el área de ingeniería y tecnología.
Innovaciones mexicanas
Figueroa Vargas, doctor en ingeniería de materiales por la Universidad de Sheffield, en Reino Unido, ha desarrollado su investigación en el área de materiales metálicos —en aleaciones y procesos fuera del equilibrio y espumas metálicas—, pudiendo generar innovación y desarrollo tecnológico en estos temas. A la fecha, ha registrado ante el Instituto Mexicano de la Propiedad Intelectual ocho patentes relacionadas con el diseño de nuevos métodos de fabricación de materiales metálicos densos y porosos.
Una de esas patentes tiene relación con la innovación en los procesos de manufactura de espumas de magnesio puro para su aplicación como captor de CO2. Gracias al desarrollo que realizó junto con su equipo fue posible la patente de este material que cuenta con la tecnología necesaria para producir espuma de poro abierto (patente MX/A/2103/012148).
La espuma que produjo el grupo de investigadores universitarios tiene una porosidad de 75% y el tamaño del poro va de 0,5 a 3 milímetros. Para captar el dióxido de carbono, el magnesio pasa por un proceso de oxidación convirtiéndose en óxido de magnesio que en reacción con el CO2 forma un carbonato frágil capaz de caerse con cualquier movimiento ligero. El proceso se repite hasta que la espuma se consume por completo, a mayor altura del área superficial la captura es mayor.
Una forma de controlar las emisiones de CO2 es capturarlo antes de ser liberado a la atmósfera. Las espumas con las que trabaja el ingeniero son estructuras metálicas muy porosas que se pueden utilizar en calderas industriales para frenar el daño de la industria al planeta y con ello dejar de contribuir al calentamiento global. Por este desarrollo Figueroa Vargas recibió el Premio Nacional de Energía Sustentable 2015, otorgado por la Secretaria de Energía.
Otro desarrollo importante ha sido la producción de espumas metálicas sin el uso de materiales de sacrificio o agentes espumantes, lo que en términos de costos significa un abaratamiento del proceso. A dicho desarrollo se le llamó “Procedimiento de fabricación intrínseco de espumas metálicas de Al-Cu-Fe y productos obtenidos (patente MX/a/2014/002913)”, también se le puede llamar vía “IN-SITU”, que fue el primer artículo de su tipo en una publicación internacional y registro de patente.
Ignacio Alejandro Figueroa Vargas es el único investigador en el país que ha producido experimentalmente un vidrio metálico en bulto, con dimensiones superiores a 1 mm en diámetro, partiendo de una aleación binaria.
De varios proyectos de innovación tecnológica que ha tenido con el sector privado, el más importante, en opinión del experto, ha sido el proyecto de investigación y desarrollo tecnológico para la fabricación de nuevas aleaciones y procesos con el Banco de México. Este proyecto planteó la generación de un nuevo cono monetario (que hace referencia a la forma de la moneda, la composición, el grabado, la aleación para un conjunto de monedas que existen y circulan simultáneamente en un país y que se describen en orden ascendente o descendente).
“Nosotros no nos encargamos del diseño, sólo de la caracterización física, química y mecánica de las aleaciones”, precisó. De aplicarse la tecnología desarrollada y entregada al Banco de México, cada moneda con la que se realice cualquier transacción económica en pesos, en México y el mundo, tendrá detrás de sí un desarrollo tecnológico generado dentro del laboratorio del investigador.
Es así como Figueroa Vargas y colaboradores trabajan con procesos innovadores para producir aleaciones a base de titanio, aluminio, magnesio, circonio, nobio, hafnio y níquel, entre otros, con la finalidad de resolver problemas de la ingeniería aplicada en sectores como el petrolero, automotriz, de la construcción, incluso en el de la joyería.