Executive Summary
- Los materiales avanzados facilitan la química verde y métodos de almacenamiento de energía más eficientes.
- Los sensores y los dispositivos biomédicos se benefician de materiales avanzados como los marcos metal-orgánicos y los polímeros conductores.
- Las herramientas basadas en inteligencia artificial pueden identificar rápidamente materiales avanzados prometedores.
- Los métodos de reciclaje sofisticados recuperan más materiales de los flujos de residuos y apoyan la economía circular.
Desde diminutos iones metálicos e hilos de polímero hasta paneles solares y baterías de tamaño completo, los materiales avanzados están cambiando los productos en usos comerciales e industriales. Estas innovaciones se encuentran en la intersección de la ciencia de materiales tradicional, la tecnología basada en inteligencia artificial y la química verde. Además, los avances están pasando ahora del laboratorio a aplicaciones del mundo real. La pregunta clave para los inversores y estrategas de producto es: ¿qué innovación es la próxima en estar lista para dar el salto?
Nuestra visión integral del panorama de la ciencia de materiales a través de la CAS Content CollectionTM, la mayor recopilación de información científica catalogada por expertos humanos, nos proporciona conocimientos únicos sobre las tendencias de investigación y patentes relacionadas con los materiales avanzados. Esta perspectiva es fundamental para comprender cómo los materiales están pasando de estudios de prueba de concepto a productos comercializables y dónde se están produciendo los próximos avances.
Nuestros expertos exploran continuamente cómo los materiales avanzados están impactando en campos como el almacenamiento de energía y los productos de consumo. Los recursos que hemos reunido en este centro comparten los últimos hallazgos para investigadores, especialistas en patentes y equipos de R&D:
Los marcos metal-orgánicos cruzan el umbral comercial
Con una superficie y porosidad increíblemente altas, además de propiedades químicas ajustables, los marcos metal-orgánicos (MOF) son materiales diminutos que tienen un impacto descomunal en el almacenamiento de energía, los esfuerzos de descarbonización e incluso la biomedicina. Los MOF muestran un progreso prometedor en la separación de gases y la captura de carbono, el almacenamiento y la conversión de energía, la recolección de agua y aplicaciones biomédicas como sensores e imágenes. Con la tecnología basada en inteligencia artificial, los investigadores están superando el enfoque de prueba y error que ha ralentizado la síntesis de MOF e identificando estructuras efectivas más rápidamente:
Leer artículo: Los MOF en un punto de inflexión comercial
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Los materiales avanzados impulsan un mejor almacenamiento de energía
La transición energética es el catalizador de muchas tecnologías nuevas, y la ciencia de materiales está convirtiendo esas tecnologías en realidad. Las nuevas tecnologías de baterías, como las baterías de estado sólido, mejoran las baterías de iones de litio con electrólito líquido al ofrecer una mayor densidad energética y seguridad. El almacenamiento de energía térmica también utiliza materiales innovadores para almacenar calor y frío para su conversión de nuevo en electricidad o para su uso en calefacción y aire acondicionado, lo que consume menos energía que las fuentes tradicionales de gas o electricidad. ¿Pueden los materiales avanzados generar más energía para su almacenamiento en este tipo de baterías? Como vemos con las células solares de perovskita, la respuesta es sí.
Los polímeros conductores combinan ropa y electrónica
¿Puede nuestra ropa conducir electricidad? Los polímeros especializados con ciertos enlaces moleculares dopados con portadores de carga pueden hacerlo, y están cambiando la detección biomédica y la administración de fármacos. Estos materiales innovadores pueden incluso ir más allá de los dispositivos vestibles hacia posibles aplicaciones como músculos artificiales y prótesis implantables.
Leer más: Los polímeros conductores avanzan hacia aplicaciones comerciales
¿Qué son los MXenos?
Los MXenos son materiales bidimensionales con propiedades únicas y la capacidad de ajustar su composición para adaptarse a muchas aplicaciones. Estos materiales se utilizan en baterías, supercondensadores y otros componentes de almacenamiento de energía, así como en electrónica, sensores y aplicaciones de remediación medioambiental. Los MXenos se diferencian de otros materiales 2D en que combinan conductividad, flexibilidad y superficies hidrofílicas que pueden modificarse químicamente para obtener propiedades específicas.
Leer más: Condensadores, catalizadores y revestimientos: los MXenos impulsan las innovaciones industriales
El futuro de los materiales avanzados
Al diseñar la materia desde la escala atómica hasta la macroescala, los materiales avanzados están ampliando las capacidades de tecnologías comerciales como los paneles solares y las baterías. A medida que las innovaciones se multiplican, es más importante que nunca que los investigadores identifiquen los compuestos preparados para lograr un avance y las tecnologías listas para salir del laboratorio al ámbito comercial.
El acceso a los datos y a las capacidades de análisis de CAS proporciona una ventaja importante, y nuestras soluciones como CAS SciFinder® y CAS IP Finder, con la tecnología de STN™, permiten al equipo de CAS obtener percepciones únicas sobre las estrategias de gobernanza de datos y gestión del conocimiento. Seguiremos actualizando este espacio con los desarrollos clave en materiales avanzados de todo el panorama de la investigación.
Los temas de materiales avanzados anteriores se analizaron utilizando la CAS Content CollectionTM, CAS SciFinder, y CAS IP FinderTM, que agregan datos de química y ciencias relacionadas de fuentes globales. Los investigadores que exploran tendencias similares pueden acceder a capacidades de búsqueda basadas en inteligencia artificial en todas estas áreas utilizando CAS Newton℠ para identificar patrones en sus áreas de investigación específicas.
