Este documento presenta información sobre materiales de ingeniería para la sostenibilidad. Brevemente describe temas relacionados con materiales sostenibles como materiales para energía, medio ambiente, altas temperaturas, aleaciones avanzadas, biomateriales e inteligentes. También menciona la conferencia RIO+20 y principios para trabajar de manera sostenible con materiales como conocer sus propiedades, mitigar daños e innovar.

1. MATERIALES DE INGENIERÍA PARA LA
SOSTENIBILIDAD
Enrique Posada
INDISA S.A.
Presentado en INGENIAR UPB 2013

2. ESTA CHARLA
Sobre la sostenibilidad
Sobre los materiales
Sobre el compromiso personal
Revisión somera de los temas relacionado con materiales y sostenibilidad
•Materiales para la energía
•Materiales para el medio ambiente
•Materiales avanzados para el trabajo estructural a altas temperaturas
•Aceros avanzados y aleaciones
•Metales y aleaciones Ligeras
•Materiales compuestos (Composites) y materiales híbridos
•Biomateriales, materiales y estructuras Inteligentes,
•Tierras raras, electrónica y materiales magnéticos
•Películas delgadas e ingeniería de superficie
•Caracterización de materiales y evaluación avanzada

3. RIO+20
EL FUTURO QUE QUEREMOS

4. RIO+20
EL FUTURO QUE QUEREMOS
Se renueva el compromiso en pro del desarrollo sostenible y de la promoción de un
futuro económico, social y ambientalmente sostenible para nuestro planeta y
para las generaciones presentes y futuras.
La erradicación de la pobreza es el mayor problema que afronta el mundo en
la actualidad y una condición indispensable del desarrollo sostenible. A este
respecto estamos empeñados en liberar con urgencia a la humanidad de la pobreza
y el hambre.
Por consiguiente, reconocemos que es necesario incorporar aun más el
desarrollo sostenible en todos los niveles, integrando sus aspectos económicos,
sociales y ambientales y reconociendo los vínculos que existen entre ellos, con el
fin de lograr el desarrollo sostenible en todas sus dimensiones.

5. RIO+20
EL FUTURO QUE QUEREMOS
Reafirmamos nuestro compromiso de fortalecer la cooperación internacional
para hacer frente a los persistentes problemas relacionados con el desarrollo
sostenible para todos, en particular en los países en desarrollo.
Reconocemos que la oportunidad de que las personas influyan en sus vidas y
su futuro, participen en la adopción de decisiones y expresen sus inquietudes es
fundamental para el desarrollo sostenible
Reafirmamos también la importancia de la libertad, la paz y la seguridad, el
respeto de todos los derechos humanos, entre ellos el derecho al desarrollo y el
derecho a un nivel de vida adecuado, incluido el derecho a la alimentación, el
estado de derecho, la igualdad entre los géneros, el empoderamiento de las
mujeres y el compromiso general de lograr sociedades justas y democráticas para
el desarrollo.

6. SOBRE LA SOSTENIBILIDAD
Es una compleja mezcla de
•Desarrollo económico y social
•Participación comunitaria y satisfacción de derechos humanos y sociales
•Manejo adecuado de los recursos limitados, entre los cuales, sin duda, se destacan los
materiales de ingeniería
•Mitigación de los impactos ambientales para evitar daños que pongan en riesgo el futuro
de la humanidad e impactos que afecten a las personas y al medio ambiente
•Trabajo interdisciplinario
•Cooperación a todos los niveles

7. La capacidad humana
Los seres humanos son el producto de muchos miles de años de
evolución que ha permitido que cuenten con una herramienta muy
potente, que es el sistema nervioso.
Se identifica esta gran capacidad con conceptos como el de la
inteligencia, la memoria la creatividad, la planeación, la
investigación, la ciencia, el desarrollo, la imaginación.
En la medida en que las personas sean conscientes de estas
capacidades y se apliquen a ellas con plena autonomía,
autoestima, confianza e intencionalidad, se aumentan las
posibilidades de trabajar en forma más integral y más humana.
Investigadores del comportamiento humano como Gegory Bateson
y Carl Rogers señalan que existen importante mecanismos de
retroalimentación positiva que impulsan el comportamiento
armonioso de las personas, y por lo tanto, de las organizaciones.

8. La capacidad humana
Gregory Bateson, autor del libro “Steps to an Ecology of Mind”, Hacia
una Ecología de la Mente, sacó a la luz pública en 1972 su teoría según
la cual el cambio deseable (la búsqueda de la sostenibilidad para
hablar en los términos de esta charla), no se debe referir solamente a
nuestras acciones, sino más que todo a nuestros pensamientos. Es
decir, hay que pensar sobre cómo pensamos. A esto lo llamó Bateson
la “ecología de la mente”.

9. La capacidad humana
Para Carl Rogers los organismos poseen una
tendencia innata a la actualización, la cual
gobierna todas las funciones, tanto físicas
como de la experiencia. Esta fuerza tiende
constantemente a desarrollar las
potencialidades de los individuos para
asegurar su conservación y su prosperidad,
dentro de los límites del ambiente. Sin
embargo, el éxito de esta acción, no depende
de la situación real u objetiva, sino de la
situación tal como el sujeto la percibe, y el
sujeto percibe la situación en función de la
noción que tiene de su yo.

10. ENTONCES CONVIENE EXAMINAR LAS SIGUIENTES PREGUNTAS,
ENTRE OTRAS
•¿Qué principios pueden contribuir a desarrollar el trabajo sostenible con
los materiales?
•¿Cómo puede ser nuestra visión para que sintamos que estamos
asociados con la sostenibilidad y no somos simples consumidores y
generadores de una economía de lo desechable que conduzca al
agotamiento de los materiales?

11. El trabajo sostenible con los materiales de ingeniería
• Las propiedades de los materiales contienen la clave para su
duración. Por ello se deben estudiar, caracterizar y conocer a
fondo. Este es el espacio de los laboratorios y de los institutos
que certifican
• Los detalles de diseño de una pieza tienen profundos efectos
sobre el comportamiento y la duración de los materiales que la
componen. Este es el espacio de la ingeniería de diseño.
• La corrosión, la erosión, el desgaste puede provenir de cualquier
parte. No se puede garantizar con certeza absoluta que no ocurra.
Es inevitable que los materiales se desgasten Este es el espacio
del mantenimiento y de la ingeniería de materiales.

12. • Cada efecto dañino en los materiales tiene su contraparte que lo
mitiga y su circunstancias favorecedoras o adversas que lo desatan y
lo amplifican. Este es el espacio de la ingeniería de consulta y de
análisis de fallas y comportamiento.
• Los materiales tienden a agregarse y combinarse en formas muy
variadas dependiendo de sus tamaños, de sus superficies, de las
energía disponibles y de lo que los rodea. Es muy extenso el mundo
de las formas superficiales y volumétricas. Este es el espacio del
análisis estructural y superficial.
• Los comportamientos de los materiales tienen niveles visibles (por
estudiar y observar), niveles ocultos (por descubrir e investigar) y
niveles potenciales (que pudieran ser, por crear, por innovar ). Este
es el espacio de la investigación y el desarrollo.
El trabajo sostenible con los materiales de ingeniería

13. • Los materiales tienen ciclos de vida. La transformación de los
materiales, que en general es dañina para su usos, se va a dar. Es
cuestión de tiempo. Es el campo de la ingeniería ambiental y
económica y del mantenimiento.
• Las transformaciones de los materiales están sujetas a los flujos de
energía, de masa y están bajo el control de potenciales fisicoquímicos
y electrónicos. Este es el campo de la termodinámica y de la ciencia
de los materiales, de la ingeniería de materiales.
• Los cambios químicos de los materiales se pueden catalizar. Es
posible conocer y utilizar los principios que gobiernan estos efectos.
Es el espacio de la ingeniería química.
• Los materiales tienen extraordinarias propiedades con amplias
variaciones dependiendo de su naturaleza fisicoquímica y de los
ambientes en los cuales se someten a excitaciones y cambios. Es el
espacio de la electrónica y del diseño, entre otros.
El trabajo sostenible con los materiales de ingeniería

14. SOBRE LOS MATERIALES DE INGENIERÍA
•Nos referimos a aquellos elementos en general de estado sólido, que resultan de la
transformación de diversos recursos, en su mayor parte de naturaleza no renovable.
•Estos elementos se utilizan para toda una serie de dispositivos, herramientas, objetos y
artículos útiles en gran cantidad de aplicaciones.
•En dichas aplicaciones los elementos están sujetos a condiciones ambientales y de contacto
muy diversas y deben ser capaces de mantener una estabilidad funcional, estructural y
dimensional que permita su uso durante tiempos establecidos.
•Estos materiales pueden ser objeto de procesos de transformación, diseño, selección,
ajuste, conformación, producción, desgaste, reutilización, disposición y otros para
adaptarlos y darles las propiedades que permiten usos, duraciones, mantenimiento,
reemplazo y disposición adecuados, entre otros, evitando y mitigando posibles daños e
impactos negativos en sus ciclos de vida.

15. SOBRE EL COMPROMISO SOCIAL Y PERSONAL CON LOS TEMAS
RELACIONADOS CON LOS MATERIALES
A modo de ejemplo se presentan cuatro casos de instituciones y personas
dedicadas con brillo a los temas de los materiales de ingeniería.
En ellos se presentan visiones generales de representantes de cuatro países
que patrocinaron el evento PRICM8 en Agosto de 2013 al cual pude asistir.
Se trata de un recorrido por los horizontes que se avizoran para la ciencia de
los materiales y la ingeniería asociada con ella.
Fue muy interesante apreciar en tales charlas una clara visión de país, algo
que se debe impulsar también en nuestro medio. Tal visión se respalda con
objetivos, inversiones, dedicación de personas y actividades específicas y da
como resultado logros importantes.

16. THE 8TH PACIFIC RIM INTERNATIONAL
CONFERENCE ON ADVANCED MATERIALS
AND PROCESSING

17. ¿Contribuirán realmente los materiales avanzados a salvar el mundo?
Cathy Foley
La Dra. Cathy Foley es directora de la división de Ciencia de los Materiales e Ingeniería de CSIRO
(Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization de Australia, que es la agencia nacional
de ciencias de ese país). Tiene a su cargo 880 empleados, estudiantes y asociados. Es especialista en
dispositivos superconductores y sus aplicaciones para la exploración minera, la detección de metales e
imágenes en sistemas de aseguramiento de la calidad y en sistemas marino y de artefactos explosivos sin
detonar. Su equipo es responsable de la elaboración y comercialización del sistema LANDTEM, que ha
contribuido al descubrimiento de minas en todo el mundo.
Al oír a la señora Foley queda uno bastante impresionado por la integración que muestra de sus
capacidades técnicas, científicas, empresariales, administrativas y su liderazgo y compromiso de país.

18. A modo de curiosidad examinemos aunque sea ligeramente el currículo de la Dra. Cathy Foley. Ello nos
puede dar una pista sobre la calidad de recurso humano que vale la pena tener si deseamos liderazgo
efectivo en nuestro país.
Cathy has a world-class reputation in her field being a Fellow of the Institute of Physics (IOP) in the UK,
Past President of the Australian Institute of Physics, Fellow of the Academy of Technological Sciences and
Engineering (ASTE), and the Immediate Past President of Science and Technology Australia, where she
represented 68,000 Australian scientists and technologists. She is also a personally appointed member of
the Prime Minister’s Science, Engineering and Innovation Council and a member of Questacon Advisory
Board. She is on numerous advisory boards and review committees, conference organizing committees
and has most recently been appointed the Editor in Chief of the IOP journal of Superconductor Science
and Technology after being the Fast Track Editor since 2008.
Cathy is a graduate of Macquarie University from where she received a BSc(Hons) Dip Ed PhD after
studying from 1976 to 1984.
Dr. Foley is well known for her interests in physics, science education, women in science, science in the
media (she was a regular weekly guest on ABC radio 2BL radio for 5 years) and nuclear disarmament.
She was awarded a Public Service Medal on the 2003 Australia Day, won the 2003 Eureka Prize for the
promotion of Science and the NSW and National winner of the Telstra Women’s Business Award for
Innovation in 2009, the AUSIMM MIOTA Prize in 2011, and the 2013 NSW Premier’s Women of the year.

19. La importancia de las palabras.
El poder del voluntariado y de pertenecer a grupos y a redes
La importancia de dejar un legado
La idea fundamental de
la doctora Cathy Foley es
Salvar al Mundo

20. ¿Contribuirán realmente los materiales avanzados a salvar el mundo?
Al observar los principales retos globales que enfrenta la humanidad, los materiales avanzados hacen
parte fundamental de muchas de las soluciones esperadas. ¿Podrá la investigación de materiales tener el
alcance deseado?
Una organización como CSIRO, que hace investigación orientada por propósitos misionales, se ha
comprometido con la idea de contribuir efectivamente a que la industria y la sociedad puedan hacer
frente a los retos que los diferentes cambios globales y locales crean. Su División de Ciencia de los
Materiales e Ingeniería proporciona una parte fundamental de la innovación necesaria para ayudar a
Australia en un contexto global para enfrentar estos desafíos. La idea que se tiene es que efectivamente
Australia aporta fundamentalmente en este sentido. Se estima que por regalías por estos conceptos se
generan del orden de 2800 millones de dólares anuales
Al evaluar los resultados obtenidos hasta el momento se ha visto como Australia ha logrado superar
varias crisis universales registrando crecimientos positivos, los cuales se pueden trazar claramente con
aportes tecnológicos de tal división, especialmente en el campo de la minería. En 2009 el PIB de Australia
creció al 2,2 % mientras que las otras economías desarrolladas mostraron estancamiento o decrementos.
Un ejemplo es el sistema LANDTEM

21. CSIRO ha desarrollado superconductores de alta temperatura (HTS) con sensores SQUIDS (Superconductor Quantum
Interference Device) para la prospección TEM (Transient electromagnetics). La union Josephson entre los dos
superconductores es lo suficientemente delgada (~1 nm) para lograr que se dé un efecto túnel en las supercorrientes y
ello amplifica la capacidad de detección. La unión está fabricada filmes delgados de YBa2Cu3O7-x sobre MgO.
Un bucle de conductor de unos 100 x 100 m se coloca en el suelo y cuando se pasa un pulso de corriente por el bucle, se
inducen corrientes parásitas en cualquier material eléctricamente conductor bajo el suelo. Un receptor magnético detecta
variaciones de estas corrientes parásitas durante un período de tiempo. Las curvas de comportamiento temporal indican
la posible presencia de anomalías magnéticas invisibles profundas, indicadores de depósitos de minerales.
Algunos SQUIDS son tan sensibles que pueden recoger los débiles campos magnéticos causados por pensamientos.
LANDTEM - a transient electro-magnetic method of mineral prospecting

22. Métodos de trabajo
Se trata de proyectos que pueden tomar del orden de 10 a 20 años para su desarrollo
•Comienzo del trabajo en 1991.
•En 1993, ensayos exitosos en un depósito de plata de BHP-Billiton.
•Trabajo con BHP-Billiton hasta 1997. Se retira dicha empresa.
•Trabajo colaborativo con Falconbridge desde 1999, una empresa minera canadiense para depósitos de
sulfuro de níquel.
•Exhibición del sistema en cuatro conferencias ASEG (Australian Society of Exploration Geophysicists)
•Inicio de la fabricación del sistema SQUID LANDTEM por parte de la empresa australiana Outer Rim
Development, bajo licencia. En asocio con una pequeña empresa de ingeniería, CSIRO, suministra los
módulos SQUID para el sistema.
•Actualmente se han vendido cinco sistemas y se encuentran en uso en Australia, Canadá y los EE.UU.
Para sacar adelante un proyecto de este tipo, el grupo de trabajo debió involucrarse con la comunidad
geofísica australiana para lograr la aceptación de un sistema de refrigeración de nitrógeno líquido en
aplicaciones de campo y para vencer la resistencia del sector minero, que ha sido lento en reconocer los
grandes beneficios de este sistema.

23. Hacia la nanotecnología
Se están investigando nano-SQUID para detectores de fotón individual, de spines electrónicos, de átomos
individuales.
Nano-SQUIDs para la detección de nanopartículas magnéticas
Nano-SQUIDs para interpretación de las respuestas de resonadores criogénicos NEMS (sistemas nano-
electromecánicos)

24. Estrategias para la investigación sobre los materiales en Japón
Teruo Kishi
El Instituto Nacional de Ciencias de los Materiales (NIMS), con unos 1500 empleados, se dedica a la investigación
de materiales con énfasis en la síntesis, caracterización y aplicaciones de metales, semiconductores,
superconductores, cerámica y materiales orgánicos, en sus tamaños normales y a nanoescala. Las aplicaciones
abarcan una amplia gama que incluye la electrónica, la óptica, los revestimientos, las pilas de combustible,
catalizadores, y las biotecnologías.
Trabaja fuertemente en la caracterización de materiales mediante técnicas asociadas con microscopía
electrónica, haces de partículas de alta energía y altos campos magnéticos. La mayor parte de la investigación es
experimental, pero también se trabaja la modelización teórica.
En 2007 se creó en NIMS el Centro Internacional de Materiales Nanoarquitectónicos (MANA)

25. Personas de probada entrega al desarrollo científico y tecnológico
Es importante darse cuenta de que se requiere que el liderazgo de los programas de ciencia y tecnología de
nuestro país sea ejercido por personas que tengan la capacidad para dedicar su vida entera a estos campos
con alta mentalidad de servicio académico, social, gremial y administrativo.
El doctor Teruo Kishi es Asesor del Instituto NIMS, entidad de la cual fue su primer Presidente. También es Profesor
Emérito de la Universidad de Tokio, de la cual es Doctor en Ingeniería (1969). Su especialización es la ciencia de
materiales, especialmente la mecánica de fallas y los ensayos no destructivos, aplicables a metales, cerámica y
materiales compuestos. Ha sido profesor en el Centro de Investigación de Ciencia y Tecnología Avanzada (RCAST), en la
Universidad de Tokio (1988), Director General de RCAST (1995) y Director General del Instituto Nacional para la
Investigación Interdisciplinaria Avanzada (del Ministerio de Comercio Internacional e Industria (MITI) (1997). Fue
Vicepresidente del Consejo Científico de Japón (2003) y Presidente de la Federación Japonesa de Asociaciones de
Ingenieros (2007). En la actualidad, es Presidente del Consejo Directivo de Tsukuba Innovation Arena, NIMS; Director del
Programa estratégico internacional de la Agencia Japonesa de Ciencia y Tecnología (JST), Miembro del Consejo directivo
de las Universidades de Tokio y Tsukuba.
Teruo Kishi ha recibido los siguientes premios: Fellow de la Sociedad Americana de cerámica (1996), Officier de l'Ordre
National du Mérite, Francia (2004), Premio Honda Memorial Fundación Honda (2006), Premio Barkhausen, Dresden,
Alemania (2007) , Premio Carl-von-Bach-Medalla, Alemania (2009), distinguido miembro Vitalicio, ASM, EE.UU. (2010),
Ostwald Fellowship, BAM, Alemania (2010)

26. Hacia la nanotecnología en NIMS
El NIMS se ha convertido en un líder mundial reconocido en muchos campos científicos, entre ellos algunos muy
asociados con la nanotecnología, incluyendo:
Crecimiento y caracterización de los nanotubos de nitruro de boro
Catalizadores de nanopartículas
Deposición inducida por haz de electrones, para el crecimiento de nanoestructuras y la construcción de
nanodispositivos Interruptor Atómico, dispositivo semiconductor a nano-escala para controlar los movimientos de
átomos
Termómetro basados en una pared de nanotubos de carbono
El Centro Internacional de Materiales Nanoarquitectónicos (MANA) ha sido creado en 2008, com la idea de impulsar
conceptos novedosos de investigación que sirvan de catalizador y de fuente de cambio a la totalidade del NIMS. Para
ello, se trata de traer los mejores científicos jóvenes de todo el mundo para llevar a cabo investigación en MANA, abjo
la dirección de científicos de élite para guiarlos. Ya en sus corta existencia se han obtenido resultados importantes
publicados en las principales revistas, como Nature y Science.
Una característica especial de MANA es que a pesar de que se encuentra en Japón y la mayoría de sus empleados son
japoneses, se emplea el Inglés como idioma oficial, con el propósito manifiesto de que el MANA (y el NIMS
eventualmente) se conviertan en centro científicos de gran liderazgo a nivel internacional.

37. Una nueva era para la tecnología de materiales en Corea
Dr Dongwha Kum
El KIST, Instituto de ciencia y de tecnología de Corea, fue establecido en 1966, y es el instituto de investigación
multidisciplinar más importante de Corea. Tiene como objetivo investigar, desarrollar y transferir las tecnologías creativas y
originales que son necesarias para que el país avance en la ciencia y en su base tecnológica.
En concreto, se centra en las tecnologías que integran sectores y que impulsan el crecimiento económico del país,
especialmente en las áreas de medio ambiente, la energía, la salud, la seguridad y los materiales.
KIST promueve activamente asociaciones con industrias, universidades y centros de investigación. Se considera que a través
de esta cooperación se logra captar rápidamente las tendencias de cambio en ciencia y tecnología, así como acumular y
difundir conocimientos que mejoren el bienestar de los ciudadanos del país.
Para mejorar el nivel de excelencia de las investigaciones que se hacen, se mantiene una amplia red de cooperación global
con científicos e instituciones de renombre mundial. Además, en el KIST se promueve un ambiente abierto a la creatividad
para que los investigadores puedan desarrollar su máximo potencial.
Se tiene la idea de ir más allá de las limitaciones de la tecnología, mediante la generación de resultados superiores de I + D,
para contribuir que la humanidad viva en un mundo más agradable, más próspero y más feliz. De esta manera, se considera
que el KIST será un instituto líder a nivel mundial.

38. Personas que contribuyen a generar las políticas científicas y tecnológicas de un país
Es importante darse cuenta de que se requiere formular adecuadamente las políticas
para orientar adecuadamente los programas. Esto se logra con personas de visión amplia,
conocimiento y mucho compromiso.
El Dr. Dongwha Kum se unió al KIST en 1985 después de obtener el doctorado en la Universidad de Stanford, y se ha
desempeñado como científico de materiales. Sus intereses de investigación abarcan diversos materiales de alta tecnología
desde sus aspectos de procesamiento a granel, hasta la síntesis de película delgada e incluyen la caracterización utilizando
haces de partículas aceleradas, tanto de electrones como de iones.
Actualmente es Investigador del KIST, del cual ha sido presidente de KIST (hasta 2009).Ha participado activamente en la
formulación de política científica y tecnológica, en la gestión de programas de I+ D en el ámbito nacional a través de su
participación en diversos Comités de Gobierno. Como primer Director General de la Dirección Nacional de Programas de I
+D, del Instituto de Evaluación y Planificación ciencia y tecnología de Corea, tuvo mucho que ver con los notables avances
del sistema nacional de I+D en Corea. Ha sido miembro del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (NSTC), que es
encabezado por el Presidente del país.
Ha sido Vice Presidente de la Academia Nacional de Ingeniería de Corea (NAEK), uno de los vicepresidentes de la
Federación Coreana de Sociedades de Ciencia y Tecnología de (KOFST). Ha sido presidente del Instituto Coreano de metales
y materiales (KIMM) y de la Sociedad Coreana de Microscopía Electrónica.

39. Corea: un país que nos debe poner a pensar
En los años 50, Corea del Sur era un país relativamente pobre y devastado por la guerra. Colombia, en comparación, como
me lo señaló el Dr. Dongwha Kum, era más rico y poderoso, como lo indica el hecho de que nuestro país envió 4000
soldados a la guerra de Corea.
Hoy la situación es bien diferente. El año pasado , Corea del Sur se unió al club de denominado 20K -50M como su séptimo
miembro. Este es el club de los países que cuentan con más de 50 millones de habitantes y con un ingreso per cápita anual
superior a los US $ 20.000 (21.500). Colombia está a punto de contar con 50 millones de habitantes, pero su ingreso per
cápita es bastante menor, US $ 8.130. Por otra parte Corea del Sur es un país de extensión 10 veces menor que la de
Colombia.
Este pequeño país asiático se destaca en industria pesada , la petroquímica y las industrias de alta tecnología. La fabricación
de acero , automóviles, la construcción naval , la refinación de petróleo , la manufactura de productos petroquímicos ,
semiconductores , teléfonos móviles y electrodomésticos dan ingresos significativos y peso específico e el concierto
universal a este notable país.

40. Corea: un país que nos debe poner a pensar
Como la estructura industrial que Corea del Sur ha escogido es similar a la de grandes países como Japón y los países de la
UE , el desarrollo coreano se ha llevado a cabo compitiendo directamente con países tecnológicamente avanzados.
En este proceso, el país ha dependido grandemente de los aprendizajes e influjos provenientes del exterior: tecnología ,
maquinaria, equipos, materias primas y técnica administrativas y de gestión industrial, todo lo cual ha ocurrido durante las
últimas cinco décadas. Es una historia que demuestra la gran capacidad de aprendizaje y la inteligencia de los coreanos.
El asunto de los materiales fue reconocido como una de las prioridades de los años 70, y todavía lo es. El gobierno de Corea
del Sur ha venido soportando con decisión a los programas de I+D en este campo desde los años 80. Se han logrado
desarrollos importantes con gran esfuerzo, en buena parte a base de largos años de ensayo y error. Corea del Sur ha
avanzado de cierta forma en los materiales tradicionales, tales como los metales básicos, el concreto , las wafers de silicio y
la nafta para petroquímica, más que todo en productos para la producción masiva . Sin embargo , cuando se trata de
materiales funcionales y de la química fina de alto valor añadido , Corea del Sur todavía depende demasiado de los
proveedores extranjeros .

41. Corea: un país que nos debe poner a pensar
Como desde el año 2000 los productos coreanos y la industria respectiva tienen altas participaciones en los mercados
mundiales y han logrado ventajas competitivas, se abre una nueva era para el sector de los materiales en Corea del Sur.
Esto para responder a las necesidades crecientes de abastecimiento propio y sostenible de materiales de alta calidad ,
piezas y dispositivos , cada vez más difíciles de asegurar a partir de suministros externos.
Se trata de un desafío grande, que nos es fácil de superar. El gobierno , la industria y la academia está trabajando juntos
para mejorar la capacidad de producción de nuevos materiales ya maduros y para lograr una continua expansión en los
programas de desarrollo e investigación en el campo de los materiales .
Entre los programas en desarrollo está el World Premier Materials Project. Otro área de obvia importancia es la de la
nano- materiales y los nano-materiales, las cuales están bien y tienen gran potencial de desarrollo en Corea del Sur. Por
ejemplo, el evento anual Nano Korea cuenta con la segunda mayor asistencia a nivel mundial.

42. Corea: un país que nos debe poner a pensar
Como desde el año 2000 los productos coreanos y la industria respectiva tienen altas participaciones en los mercados
mundiales y han logrado ventajas competitivas, se abre una nueva era para el sector de los materiales en Corea del Sur.
Esto para responder a las necesidades crecientes de abastecimiento propio y sostenible de materiales de alta calidad ,
piezas y dispositivos , cada vez más difíciles de asegurar a partir de suministros externos.
Se trata de un desafío grande, que nos es fácil de superar. El gobierno , la industria y la academia está trabajando juntos
para mejorar la capacidad de producción de nuevos materiales ya maduros y para lograr una continua expansión en los
programas de desarrollo e investigación en el campo de los materiales .
Entre los programas en desarrollo está el World Premier Materials Project. Otro área de obvia importancia es la de la
nano- materiales y los nano-materiales, las cuales están bien y tienen gran potencial de desarrollo en Corea del Sur. Por
ejemplo, el evento anual Nano Korea cuenta con la segunda mayor asistencia a nivel mundial.

43. The Korean government ambitiously has started the
World Premier Materials (WPM) project to become the
fourth materials power in the world. The WPM-project
is a project to develop ten core materials which will
create a new market.
The ten core materials are:
•Magnesium for super-light vehicles
•Super Sapphire Single Crystal materials
•Smart Coating Steel
•Center for Substrates for Flexible Display
•Nano Carbon Composite
•Ultra High-Purity Silicon
•Bio-medical materials
•Smart Membrane
•Premium Ketone
•Secondary Battery Material
Permanencia de largo plazo en el mercado
El objetivo es dar a Corea capacidad continua en el
mercado mundial en el campo de los materiales de mayor
categoría. Para ello se planea invertir en total de US $ 1000
hasta el 2018, con el fin de llegar a más de mil millones de
dólares de exportaciones por material en el mercado
mundial y alcanzar participaciones de mercado del treinta
por ciento.
Motor de crecimiento verde
A través del proyecto, Corea espera establecer su propia
marca de materiales y crear un nuevo motor de
crecimiento verde. El resultado final que se espera son
ventas de US $ 30 mil millones y 32 mil nuevos puestos de
trabajo.

44. Corea: algunas cifras de un país que nos deben poner a pensar
Inversión en I+D en el país 4 % del PIB
Patentes en USA 12.000 (país 4 en el mundo)
Artículos publicados 44.000 (país 11 en el mundo)
Personal que trabaja en I+D 288.000 (país 6 en el mundo)
En el área de los materiales
Patentes en USA 259 (país 4 en el mundo)
Artículos publicados 4.358 (país 4 en el mundo)
Personal que trabaja en I+D 12.000

45. Materials Genome Initiative. La Iniciativa Genoma de los Materiales: La génesis de un
nuevo paradigma en la Investigación de Materiales
Dra. Laurie E. Locascio
La doctora Locascio es directora del Laboratorio de medición de los materiales en el Instituto Nacional de
Estándares y Tecnología . Este laboratorio cuenta con más de 900 miembros, personal y científicos visitantes,
un presupuesto anual de 160 millones de dólares y sirve como laboratorio de referencia en USA para las
mediciones de la química, biología y la ciencias de los materiales a través de actividades que van desde la
investigación fundamental sobre la composición , estructura y propiedades de los materiales industriales,
biológicos y ambientales y los relacionados con los asociados, hasta la elaboración y difusión de materiales de
referencia certificados , datos evaluados críticamente y otros programas de aseguramiento de la calidad de la
medición. Este laboratorio sirve una amplia gama de sectores industriales y proporciona servicios de
investigación , servicios de medición y herramientas de aseguramiento de calidad para hacer frente a
problemas de importancia nacional como la evaluación del cambio climático, la investigación de nuevas
fuentes de energía renovable, la búsqueda de mejores herramientas de diagnóstico y mejores terapias para el
cuidado de la salud.

46. Personas que puedan garantías de desarrollos en el campo del
aseguramiento de la calidad y el desarrollo de metodologías para
la investigación experimental
La solución de los problemas de la medición responsable, eficiente, certificada, que verdaderamente
soporte el desarrollo experimental y científico es fundamental. Se requiere de personas y
de métodos que no se constituyan en obstáculos o en centros de poder, que no encarezcan o
dificulten o hagan muy complejo el proceso de medición y de manejo de datos.
La doctora Locascio recibió su B.Sc. en Ciencias Químicas por la Universidad James Madison , M.Sc. en bioingeniería de la
Universidad de Utah, y doctorado en toxicología de la Universidad de Maryland Escuela de Medicina . Ha publicado más de
100 artículos científicos y tiene ocho patentes en los campos de la microfluídica , biosensores y sistemas de sensores y
flujos. Algunos de sus premios y reconocimientos incluyen Medallas de plata y bronce del Departamento de Comercio de
EUA, el premio Arthur F. Findeis de la División de Química Analítica de la ACS, el Premio de Investigación Aplicada del NIST.
La Dra. Locascio sirve como co -presidente del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de EUA. En la actualidad es
miembro de un comité que trata de impulsar acciones para que se pueda llevar a la práctica la iniciativa que ha lanzado el
presidente Obama del Materials Genome Initiative
Sus últimos trabajos científicos están muy relacionados con la nanotecnología

50. Incentivar la apertura hacia los datos que se van
obteniendo y el acceso a las herramientas
Facilitar las comunicaciones científicas y tecnológicas
Estructurar el trabajo colaborativo entre los sectores
público y privado
Dejar de lado el ánimo controlista y restrictivo del
sector público y evolucionar hacia la creación de
realidades nuevas en forma amigable con el sector
privado
Impulsar la innovación por medio de los computadores,
la informática de datos y la experimentación
Utilizar al máximo las herramientas disponibles para el
logro de la innovación
Llevar la comunidad hacia diferentes normas culturales
Cambiar los puntos de vista y la cultura prevalentes

53. Minería de datos
Correlaciones
Acceso abierto
Llenar los vacíos
Software de acceso abierto
Encuentros enfocados en grandes metas
Barrido racional de datos

56. La necesidad de esfuerzos coordinados para que la
acción sea efectiva y de contar con presupuestos e
iniciativas sólidos y bien concebidos
Acerca OSTP
El Congreso de EUA estableció la Oficina de Política
de Ciencia y Tecnología (OSTP) en 1976, con un
amplio mandato para asesorar al Presidente y otros
dentro de la Oficina Ejecutiva del Presidente de los
efectos de la ciencia y la tecnología en los asuntos
nacionales e internacionales. La Ley de 1976
también autoriza OSTP para dirigir los esfuerzos
interinstitucionales para desarrollar e implementar
políticas y presupuestos de ciencia y tecnología
que sean sólidos y bien concebidos, y para trabajar
con el sector privado, los gobiernos estatales y
locales, la ciencia , el sector educativo y con otras
naciones hacia este fin.

57. Revisión somera de los temas relacionado con materiales y
sostenibilidad
•Materiales para la energía
•Materiales para el medio ambiente
•Materiales avanzados para el trabajo estructural a altas temperaturas
•Aceros avanzados y aleaciones
•Metales y aleaciones Ligeras
•Materiales compuestos (Composites) y materiales híbridos
•Biomateriales, materiales y estructuras Inteligentes
•Tierras raras, electrónica y materiales magnéticos
•Películas delgadas e ingeniería de superficie
•Caracterización de materiales y evaluación avanzada

58. Materiales para la energía (1)
Los desarrollos están ocurriendo en diversas áreas como las siguientes:
Sistemas de transporte submarinos para hidrocarburos (aceros de grandes espesores y resistencias, X70, aceros
aleados con Niobio)
Sistemas de alta capacidad de almacenamiento de energía y de volumen pequeño. Condensadores basados en
nanoestructuras de óxidos metálicos (RuO2, MnOx, y Fe3O4) y polímeros conductores para aproximarse a lo
que hacen las baterías.
Sistemas para conversión directa de energía mecánica en energía eléctrica (Polímeros dieléctricos electro
activos, PAAD)
Materiales para baterías a base de Litio, sin colbalto, por ejemplo of LiMn0.5-xNi0.5-xAl2xO2 y métodos para
obtenerlos, como el método hidrotérmico.
Producción más económica de silicio para dispositivos de generación de energía fotovoltaica que sean más
competitivos. Por ejemplo la ruta electroquímica para la producción Si de alta pureza a partir de sales fundidas.

59. Materiales para la energía (2)
Materiales energéticos a escala nano, por ejemplo Nano Termitas a base de mezclas de Al y óxidos metálicos.
Combustible nuclear más seguro (por ejemplo los basados en el óxido de torio)
Desarrollo de métodos para evitar encrustramientos con los productos de corrosión en tubos de intercambio
térmico en plantas térmicas, por ejemplo con dispersantes a base de ácido poliacrílico (PAA)
Desarrollo de materiales de almacenamiento de hidrógeno, por ejemplo hidruros metálicos de tipo Mg2Ni o de
aleaciones basadas en Mg.
Celdas solares de mayor eficiencia, mediante el aumento de áreas superficiales . Por ejemplo sensibilizadas por
colorantes sobre semiconductores de óxidos tales como ZnO o TiO2, con pigmentos orgánicos o metalo-orgánicos.
Baterías de iones de litio de estado sólido, para mayor seguridad, confiabilidad, alta densidad de energía y con
propiedades de incombustibilidad.
Desarrollo de ánodos especiales para las baterías de litio, por ejemplo a base de nano compuestos de Al-Si/C

60. Materiales para para el medio ambiente (1)
Optimización de los propiedades antibacteriales de materiales como los iones de plata y de cobre o como los
polvos minerales de turmalina para inhibir el crecimiento de bacterias marinas.
Formas de capturar el CO2 y convertirlo en materiales útiles, por ejemplo formación de aragonita a ser empleada
con ventaja como relleno en plásticos de ingeniería.
Mg aleado como metal estructural de última generación, si se resuelven problemas tanto de capacidad para
dejarse trabajar como su resistencia a la corrosión y la formación de grietas por efectos ambientales.
Proceso de metalurgia en polvo aplicados a materiales como el aluminio y sus aleaciones, para ampliar el rango de
estos materiales en aplicaciones donde se requiere alta resistencia al medio ambiente.
Desarrollo de cerámicas celulares porosas resistentes a ambientes químicos, como materiales estructurales de
baja densidad, alta resistencia a temperatura y baja conductividad térmica. Por ejemplo a partir de mezclas de
arcillas con lodos de plantas de tratamiento de aguas.

61. Materiales para para el medio ambiente (2)
Desarrollo y optimización de adsorbentes y de sus soportes para la captura de contaminantes, por ejemplo a base
de alúmina activada y modificada, calcio, hierro, tierras raras, carbono , materiales naturales, biosorbentes ,
residuos agrícolas, desechos industriales, hidróxidos dobles laminares, materiales de construcción, nano-
adsorbentes, etc.
Desarrollo de fotocatalizadores novedosos, limpios y eficientes para aplicaciones en el control de contaminación,
la conversión de energía, la síntesis química. Por ejemplo a bases de TiO2 dopado con metales de transición.
Desarrollo de técnicas mejoradas para sintetizar y depositar nanocristales, por vía de solución acuosa, para ser
empleados para múltiples apliaciones (por ejemplo catálisis ambiental a base de óxidos de cerio)
Desarrollo de imanes de altas especificaciones a base de aleaciones de tierras raras y metales del grupo del hierro,
para los motores de los vehículos eléctricos e híbridos (y de métodos para recuperar elementos mediante
reciclaje, debido a su escasez)

62. Materiales avanzados para el trabajo estructural a altas temperaturas
Trabajos sobre aceros inoxidables austeníticos, aleaciones forjadas de Al, superaleaciones de Ni para lograr la
presencia de Límites de Grano Dentados (SBG) para obtener altas resistencias al agrietamiento y a la temperatura.
Desarrollo de superaleaciones de níquel, de alta resistencia a la temperatura de resistencia, que sean más
económicas que las dopadas con rutenio y/o renio, para turbinas de aviones.
Desarrollos de aleaciones para turbinas a base de Ni-Nb-Al controlando las dinámicas del crecimiento de granos.
Desarrollos de aleaciones ferrosas con azufre, fabricadas por Metalurgia de Polvos para resolver problemas de
lubricación en muchos campos de la ingeniería de alta temperatura.
Preparación de materiales de grano fino de alta densidad mediante sinterización de plasma por chispa (SPS), lo
cual permite mejores propiedades de grano.
Desarrollo de aleaciones intermetálicas de Ti-Al mediante procesos de metalurgia en polvo mejorados.
Desarrollo de aleaciones mejoradas (por ejemplo Hastelloy) mediante adiciones de silicio.

63. Aceros avanzados y aleaciones
Métodos para la eliminación impurezas (de fósforo, azufre y arsénico) de ferroníquel y aleaciones de níquel
provenientes de catalizadores gastados, para facilitar la recuperación de los metales.
Mejores condiciones superficiales en la producción de planchas de acero de ultra bajo carbono por colada
continua, desarrollando tecnologías de molde de flujo fundido (Molten Mold Flux Technology)
Desarrollo de métodos para minimizar la formación de incrustaciones de óxido sobre la superficie de productos de
fundición por laminación, mediante investigaciones y desarrollos relacionados con la atmósfera oxidante
existente.
Desarrollos para evitar el efecto dañino de las inclusiones espinela (del tipo MgO-Al2O3) durante la refinación de
los aceros
Desarrollos de sistemas de recuperación de calor de la escoria siderúrgica
Desarrollos de nuevos aceros de alta resistencia para aplicaciones en automóviles ligeros

64. Metales y aleaciones Ligeras
Fabricación de aleaciones de nano-hetero estructuras de aluminio. Mediante hierro y otros elementos micro-
aleantes se logra producir estas finas estructuras. Se logran muy buenas mejoras en resistencia y ductilidad.
Desarrollo de aleaciones de Al Ti C mediante metalurgia de polvos como sistema para lograr granos refinado y
mejores propiedades en el aluminio y sus aleaciones.
Desarrollo de métodos para aleaciones basados en el trabajo con masas semifluidas y semisólidas (agitación
mecánica y electromagnética, vibraciones ultrasónicas, agitación por burbujeo con gases, Strain Induced Melt
Activation(SIMA), thixoreología). El Thixoformado es una naciente tecnología de conformación de metales en el
estado semi-sólido que proporciona las ventajas combinadas de conformabilidad (thixoforjado) y calidad
(thixomoldeo).
Desarrollo del control de textura, mediante combinaciones de trabajo en frío y tratamiento térmico. Por ejemplo,
para aleaciones de aluminio mediante tratamiento a alta temperatura luego de deformación.
Desarrollo de campos electromagnéticos combinados (CEMF) para lograr mejores convecciones en la masa
fundida y en tal forma controlar y mejorar la microestructura de solidificación de aleaciones.

65. Materiales compuestos (Composites) y materiales híbridos
Utilización de materiales como el grafito pirolítico térmico (TPG) que tengan alta direccionalidad en sus
propiedades, para generar efectos especiales en los materiales, por ejemplo, altas conductividades.
Desarrollos de ingeniería de nanodispersión en matrices de grano ultrafinos, para mejorar la ductilidad de la
compuestos metálicos reforzados por partículas de cerámica micrónicos, sin afectar la resistencia.
Desarrollos de métodos para producir multicapas metálicas, compuestas de capas de metales maleables,
alternando con capas con espesores a escala nanométrica, para lograr impactos benéficos en diversas propiedades.
Utilización de materiales compuestos de matriz metálica (MMC) y de multicapas de metal y cerámica, entre otros,
para lograr cumplir con características multifuncionales, las cuales no se logran con los materiales convencionales
(metales, cerámicos, poliméricos). Se han desarrollado diversas técnicas de fabricación, tanto de estado sólido,
como líquido y sus combinaciones.
Desarrollo de técnicas para fabricar materiales compuestos de matriz metálica reforzados con nano componentes
(MMNCs), espumas sintácticas (refuerzo de matrices con micro esferas huecas) y Metales de reparación
automática (por ejemplo reforzados con polímeros reversibles)
Enclavamientos Topológicos para mantener la integridad de materiales segmentados, los cuales están conformados
por bloques no adheridos, en busca de propiedades especiales.

66. Biomateriales, materiales y estructuras Inteligentes
Desarrollo de cerámicas bioactivas, que tienen la capacidad de formar uniones óseas y mejorar el crecimiento óseo.
Empleo de métodos de oxidación directa de metal, DIMOX, para fabricar materiales biomédico ortopédicos
compuestos.
Desarrollo de técnicas de Conformado Directo por Láser (DLF) y otras formas de Manufactura por adición (AM)
para el procesamiento de polvos para fabricar formas complejas, por ejemplo de aleaciones de titanio, para
biomedicina.
Empleo de nanopartículas de materiales nobles (por ejemplo oro), para lograr propiedades especiales (ópticas,
físicas, químicas) que se puedan asociar a sustancias de interés, por ejemplo con fines de identificación y
segumiento y desarrollo de técnicas para preparar las nanopartículas (por ejemplo a partir de la reducción de
soluciones de un precursor de sal metálica en la presencia de un agente estabilizante).
Desarrollo de materiales y productos antibacterianos, los cuales combinan elementos de la ciencia de los
materiales y la microbiología. Entre las acciones antibacterianas están las que se logran por la composición química
de los materiales (especialmente iones metálicos) y por las actividades fotocatalíticas, como el caso de materiales
semiconductores.

67. Tierras raras, electrónica y materiales magnéticos
Los diecisiete elementos de número atómico 57 y 71 son los llamados de tierras raras. Se utilizan como
materiales de alta funcionalidad, catalizadores, fosforescentes, en aleaciones magnética, entre otros. Desarrollo de
tecnologías para enfrentar la escasez potencial de elementos de tierras raras mediante mejores tecnologías de
lixiviación, separación, refinación y procesos de reciclaje
Desarrollos crecientes en el campo de los imanes permanentes, dada su importancia como componentes
esenciales en una amplia gama de aplicaciones tales como motores eléctricos, altavoces, computadores,
reproductores de CD, hornos microondas, juguetes y neveras, entre otros, además de su empleo en tecnologías
verdes como en los vehículos híbridos y los generadores eólicos. En general se trabaja con imanes basados en
tierras raras (Nd-Fe-B y Sm-Co ) por sus muy altas energías (20 a 55 MGOe), mientras que los imanes tradicionales,
libres de tierras raras, (basados en aleaciones de hierro y ferrita, sólo muestran energías moderadas (3 -10 MGOe).
En cambio se están dando desarrollos de imanes permanentes con aleaciones de Co y metales de transición (HfCo7
y Zr2Co11), de Mn y Bi aleados con Pt, Au y Fe y nanocomposites ricos en Fe y en FePt, con resultados promisorios.
Desarrollos en el campo de los nanomateriales magnéticos, como el de la técnica el auto ensamblaje de capa por
capa (LBL), que permiten ensamblar nanocristales, por ejemplo de óxido de hierro con polielectrolitos comunes,
lográndose una combinación sinérgica de las propiedades de los distintos componentes.

68. Películas delgadas e ingeniería de superficie
Desarrollo de sensores para detectar gases basados en películas delgadas de óxidos metálicos nanoestructurados
Desarrollo de técnicas para mejorar las características superficiales de los aceros y otras aleaciones, por ejemplo
mediante electropulido en presencia de electrólitos.
Desarrollo de técnicas para carburización (cementación) directa, en las cuales evite la deposición de hollín,
mediante la inyección de vapor de agua.
Desarrollo de técnicas de electrodeposición a partir de soluciones acuosas, como proceso potencialmente más
económico que los tradicionales, que además permite recubrir superficies grandes en diversos materiales
metálicos. Por ejemplo para preparar capas delgadas de Zn Te para semiconductores.
Desarrollos basados en el Nitruro de indio (InN), que es probablemente el material más importante en los últimos
años para una amplia gama de aplicaciones en optoelectrónica de estado sólido y otras aplicaciones electrónicas.
Desarrollos de recubrimientos superficiales modificados con nanopartículas, como nanotubos de carbono ,
grafeno, SiO2, TiO2, ZnO, ZrO2, con los cuales se logra interfaces de mayores áreas superficiales, por ejemplo en
matrices de polímero, lo cual da lugar a mejores propiedades

69. Caracterización de materiales y evaluación avanzada
Desarrollo de técnicas cada vez más desarrolladas de microscopía, por ejemplo corrección de aberración anular de
campo brillante (ABF), campo oscuro anular de alto ángulo (HAADF), microscopía electrónica de barrido por
transmisión (STEM), entre otras.
Técnicas especializadas de detección, por ejemplo, detección de emisiones de hidrógeno provenientes de fracturas
en los grano de una estructura, como indicadores de fracturas en desarrollo,
Desarrollo de radiografía de rayos X en el sitio para estudiar los procesos de solidificación en una amplia gama de
sistemas de aleaciones binarias y ternarias.
Métodos para detectar preventivamente y en sitio, corrosión influenciada microbiológicamente en tuberías de la
industria de Oil & Gas
Desarrollo de nuevas técnicas de medición para caracterizar los cada vez más pequeños elementos asociados con la
nanotecnología.

70. Muchas gracias por su
amable atención