Los materiales también son “smart”

A medida que la humanidad fue progresando en el procesamiento de los materiales que usaba, estos se convirtieron en hitos que marcaron las etapas de su desarrollo tecnológico dando origen a la Edad de Piedra, la Edad de Bronce, la Edad de Hierro. Hoy estamos en la era de los materiales tecnológicos, un paso evolutivo hacia el concepto de materiales inteligentes.

A diferencia de lo que ocurría hace siglos, cuando constructores y arquitectos debían diseñar para adaptarse a las propiedades de los materiales naturales que tenían a disposición tales como la madera o la piedra, la evolución de la tecnología ha hecho posible el surgimientos de los materiales inteligentes que hoy nos permiten satisfacer unas necesidades cada vez más amplias y específicas.

Entendemos por “materiales inteligentes” a aquellos que son capaces de reaccionar frente a ciertos estímulos externos adaptándose de forma reversible; tanto el estímulo como la respuesta pueden ser de naturaleza eléctrica, química, térmica, magnética, radiante, etc. Gracias a estas propiedades cada vez es más común encontrarlos integrados en los diseños de las oficinas contemporáneas pues ofrecen algunas ventajas frente a los materiales tradicionales: gran variedad de opciones estéticas (transparencias, colores, texturas, etc.), nuevas funcionalidades y hasta beneficios para la salud.

No obstante la gran variedad que existe, todos los materiales inteligentes comparten ciertas características: la respuesta al estímulo es inmediata, pueden responder a más de un evento, su respuesta es predecible y responden de un modo local al desencadenante. Y aunque estos materiales son capaces de reaccionar de diferentes formas, estas son las tres principales:

→ Con memoria de forma. Los materiales son capaces de volver a su configuración original después de haber sido deformados. Esta elasticidad les permite repetir el proceso infinidad de veces sin dañarse.

→ Piezoeléctricos. Son materiales naturales o artificiales que al ser sometidos a esfuerzos mecánicos liberan cargas eléctricas que pueden ser utilizadas en múltiples aplicaciones.

→ Fotoluminiscentes. Estos materiales tienen la capacidad de reaccionar frente a la acción de la luz cambiando su forma o su color.

Dado que los materiales inteligentes pueden modificar una o varias de sus propiedades frente a diferentes estímulos ambientales, esto los hace especialmente interesantes para responder a las condiciones cambiantes que enfrentan los espacios de trabajo. Una opción a tener en cuenta en el diseño de la oficina junto con los materiales de construcción convencionales.

Aplicaciones en el diseño de espacios de trabajo

La llegada de las nuevas tecnologías también está revolucionando la industria de los materiales y, como consecuencia, generará un gran cambio en la construcción y las posibilidades del diseño. He aquí algunas posibilidades:

→ Vidrio inteligente. Se trata de un vidrio cuyas propiedades de transmisión de la luz se alteran cuando se aplica una corriente eléctrica, luz o calor. Como consecuencia, el vidrio puede cambiar su tonalidad o volverse traslúcido bloqueando algunas longitudes de onda.

El vidrio inteligente se puede utilizar en una amplia gama de elementos de diseño tales como ventanas, puertas, tabiques divisorios, parasoles, etc. El ajuste para controlar con precisión la cantidad de luz, resplandor y/o calor que pasa a través del acristalamiento en función del efecto deseado puede ser manual o automático. Hay dos tipos básicos de vidrio inteligente¹:

• Vidrio inteligente pasivo: reacciona ante la presencia de estímulos tales como la luz (vidrio fotocrómico) o el calor (vidrio termocrómico). Este tipo de vidrio puede funcionar dinámicamente para controlar el flujo del calor y la luz que lo atraviesa de acuerdo con las diferentes condiciones climáticas. Esto se logra modificando la transparencia y/o el color de forma tal que se obtiene una iluminación natural en el interior sin aumento del calor.

• Vidrio inteligente activo: cambia sus propiedades de transmisión de la luz cuando se le aplica una corriente eléctrica permitiendo de esta manera controlar la luminosidad que pasa a través de él. Accionando un interruptor el vidrio cambia su aspecto de transparente a opaco o traslúcido. Estas soluciones resultan óptimas en los despachos o salas de reuniones con frentes vidriados para lograr privacidad.

Cuando el vidrio inteligente se aplica en elementos de fachada –y dado que los aventanamientos son críticos para controlar el rendimiento térmico y energético de un edificio– la perspectiva de ahorro que brindan este tipo de cristales puede ser considerable. En los actuales edificios de oficinas, en los que el uso de grandes paneles vidriados está muy extendido, permiten un uso mucho más eficiente de los recursos energéticos destinados a la refrigeración y la iluminación.

→ Vidrio dicroico. Un material dicroico presenta cambios de color en función del ángulo de la luz incidente o del ángulo del observador. Inspiradas en las alas iridiscentes de las libélulas y en ciertas plumas de aves se han desarrollado innovaciones en las técnicas de deposición de capas finas para producir revestimientos sobre vidrios con características dicroicas. Cuando la luz incide o pasa a través de estas capas se producen varios efectos ópticos complejos que producen cambios de color, los cuales pueden ser muy llamativos e inesperados, con gran valor decorativo².

→ Sombra inteligente. El sistema Smart Shade emplea la termodinámica de los distintos materiales (zinc y acero en este caso) para controlar la cantidad de luz solar que pasa al interior de un edificio utilizando varillas con memoria de forma. En respuesta a la temperatura, la expansión y contracción de estos materiales –intercalados de forma adecuada en una persiana– provoca que estas se enrollen en invierno permitiendo que entre más luz solar, y se curven hacia abajo en verano obstaculizando el paso de los rayos del sol³.

→ Pinturas y revestimientos. El desarrollo de la tecnología también le ha brindado nuevas capacidades a los materiales tradicionales. Es el caso de las pinturas o revestimientos inteligentes que cuentan con aditivos capaces de absorber energía lumínica, química o térmica y responder emitiendo fotones para causar fluorescencia, fosforescencia o iluminación posterior.

→ Textiles. Los textiles inteligentes, también conocidos como tejidos funcionales, están concebidos para responder y adaptarse a su entorno. Tienen muchos usos relacionados con la indumentaria, los deportes, la actividad militar, la seguridad y también con el diseño de interiores.

Este es el caso del tejido Celliant que contiene partículas de cuarzo, óxido de silicio y óxido de titanio incrustadas en fibras de polímero. Este material se activa con el calor corporal y devuelve la energía como radiación infrarroja lejana (FIR por su sigla en inglés) de regreso al cuerpo.

La terapia con FIR se ha utilizado durante mucho tiempo para el tratamiento de una amplia gama de enfermedades y afecciones tales como el dolor, la cicatrización de heridas, la recuperación del ejercicio, la insuficiencia cardíaca y los trastornos del sueño. Se ha demostrado que el contacto con este tejido aumenta el flujo sanguíneo y los niveles de oxígeno en la piel⁴.

Los textiles que emiten FIR se están usando cada vez más tanto para el tratamiento de diversas afecciones médicas como para favorecer la salud y el bienestar general de las personas. Una alternativa es el uso de este tipo de textiles en la tapicería de sillas de oficina, sillones, banquetas, etc. para generar mayor energía, mayor flujo sanguíneo y mejor termorregulación en los usuarios, especialmente en aquellos que pasan la mayor parte del día sentados frente a sus computadoras.

→ Pavimentos. La compañía inglesa Pavegen Systems diseñó unas baldosas que al ser pisadas son capaces de generar energía eléctrica, la cual puede ser utilizada en múltiples aplicaciones tales como iluminación de señales, anuncios digitales o para proveer zonas con Wi-Fi. Estas baldosas piezoeléctricas convierten la energía cinética de cada pisada en unos 5W dependiendo de la deformación producida⁵. El material puede utilizarse en entornos urbanos con alto tránsito peatonal (estaciones de tren, plazas, etc.), pero también en halls de edificios públicos y comerciales.

Referencias:

1 MOHAMED, A. S. Y. (2017): “Smart materials innovative technologies in architecture; towards innovative design paradigm”.

2 AL-BALDAWI, M. T. (2015): “Application of Smart Materials in the interior design of smart houses”.

3 ELATTAR, S. M. S. (2013): “Smart structures and material technologies in architecture applications”. Scientific Research and Essays

4 GORDON, I. L. et al. (2019): “Effect of Shirts with 42% Celliant™ Fiber on tcPO2 Levels and Grip Strength in Healthy Subjects: A Placebo-controlled Clinical Trial”.

5 https://www.pavegen.com/