El acero es una aleación, es decir, un metal mezclado que se logra derritiendo y uniendo diferentes materiales. Actualmente existen más de 2.500 clases de acero estándar en todo el mundo. Todos ellos está hechos principalmente con lingotes de hierro que, a su vez, están conformados por el elemento hierro, más un tres por ciento de carbón. El lingote de hierro es extraído del hierro mineral en los altos hornos de las fundiciones. Luego es procesado en la acería para obtener un acero con menos del dos por ciento de carbón. Esta baja proporción suaviza el material, haciéndolo más fácil de procesar.

El desarrollo del horno de alta temperatura en el Siglo XIV lo hizo posible: el hierro podía ser calentado hasta que tomara forma líquida. Pero la tecnología sólo madura gradualmente: mientras que en el Siglo XVII aún se necesitaban ocho toneladas de carbón para obtener dos toneladas de lingotes de hierro, actualmente necesitamos sólo alrededor de media tonelada de coque para producir 10.000 toneladas de lingotes de hierro por día.

Mientras buscaba un material resistente para la fabricación de armas, Henry Bessemer desarrolló un nuevo procedimiento a mediados del Siglo XIX, el cual continuaría siendo utilizado durante mucho tiempo. El proceso de Bessemer facilita la producción de acero mediante la utilización de la oxidación. Hasta ese momento, los trabajadores siderúrgicos debían revolver el acero fundido para separar los materiales de desecho –un procedimiento que implicaba un gran gasto de energía. Actualmente, esto puede realizarse con una máquina. El proceso de Siemens-Martin de 1864, que hacía posible fundir el metal escarpado dentro del acero, fue un importante hito dentro de la producción siderúrgica. Y la industria del acero continuó desarrollándose: procedimientos cada vez mejores, implicaron que cantidades mucho mayores de acero de alta calidad, pronto pudieran ser fabricados empleando menos mano de obra. En 1850, cada trabajador siderúrgico estaba produciendo ocho toneladas de lingotes de hierro por año y, veinte años más tarde, producirían diez veces esa cantidad.

En 1912, científicos del grupo alemán de trabajadores siderúrgicos Krupp, descubrieron accidentalmente cómo fabricar acero a prueba de óxido. También conocido como V2A o acero inoxidable. Este materíal está compuesto por hierro, cromo y níquel, y se utiliza, por ejemplo, en tecnología médica.

Actualmente, el acero se ha convertido en un material de alta tecnología. Por ejemplo, el acero conocido como HDS (de alta fuerza y ductilidad) hace posible las “zonas de pliegue inteligentes”: la idea es que este material, que se deforma fácilmente, se vuelve más resistente luego de una colisión debido a transformaciones estructurales, por lo que brinda una mayor protección. Las carrocerías de vehículos confeccionadas con este “acero deformante”, no sólo incrementarían la seguridad: también serían particularmente livianas, lo que contribuiría a disminuir el consumo de energía.

Acrílico, polietileno, nylon, poliestireno –los materiales sintéticos son ampliamente utilizados y empleados en casi todas las áreas de la vida. El celuloide, que se desarrolló en 1860, fue uno de los primeros materiales sintéticos. Fue creado a través de la modificación química de las moléculas de celulosa que se encuentran en la plantas. Este material fue utilizado para la producción de materias primas de alta calidad, en lugar del marfil. En 1889, George Eastman comenzó a utilizar el celuloide como película fotográfica. Sin embargo, la desventaja de este material consistía en que era sumamente inflamable y se decoloraba fácilmente con la luz.

En 1862, Alexander Parkes había fabricado un material duro que podía ser moldeado en formas. El “Parkesin”, fue el primer material semi-sintético. El químico belga Leo Hendrik Baekeland, desarrolló el primer material completamente sintético en 1906, llamado “Baquelita”. Lo destacable de este material era que, cuando se calentaba, se endurecía en lugar de derretirse.

Durante los años 1920 y 1930, se desarrollaron los procesos para la fabricación de materiales sintéticos derivados del petróleo. Rápidamente se obtuvieron materiales con una gran variedad de características, tales como la resistencia térmica, la maleabilidad o la conductividad eléctrica.

El polimetilo metacrilato, introducido en el mercado como “Plexiglás”, es uno de los materiales sintéticos más conocidos inventado en esa época. El politetrafluoroetileno, fabricado por primera vez en 1938, fue vendido bajo el nombre de “Teflón” a partir de 1943.

Las diferentes características físicas de los materiales sintéticos son muy conocidas en la vida cotidiana. Una bolsa plástica, por ejemplo, se derrite a altas temperaturas, mientras que una cuchara de madera permanece intacta. Conocemos también materiales que mantienen su forma aún cuando se les aplica fuerza, mientras que otros pueden ser estirados y luego vuelven a su forma original. Estas características básicas también se utilizan para clasificar a los materiales sintéticos: los materiales térmicamente deformables se llaman termoplásticos, los materiales resistentes al calor se llaman termoendurecibles y los materiales elásticos se llaman elastómeros.

Los materiales sintéticos están formados por moléculas gigantescas que son aumentadas durante el proceso de polimerización. Sus características especiales dependen de la interconexión de sus macromoléculas. En los termoplásticos, por ejemplo, las macromoléculas se encuentran una junto a la otra. Si este tipo de material sintético se calienta, las moléculas pueden deslizarse unas sobre otras, y el objeto se deforma. Cuando se enfría, el material sintético se endurece y toma una nueva forma. En contraste, los plásticos termoendurecibles están formados por finas mallas de macromoléculas. Las uniones firmes que se producen entre ellas hacen que estas moléculas no se deslicen unas sobre otras cuando se calientan.

Desde hace algún tiempo, los científicos han estado buscando materiales que – equipados con sensores y controles – se comporten en forma similar a los sistemas biológicos. Ya se han alcanzado algunos éxitos iniciales con estos “materiales inteligentes”. Como resultado, pronto habrá disponibles materiales que puedan auto reparase o adaptarse autónomamente a determinadas condiciones ambientales.

Por ejemplo, un puente podría reforzarse a sí mismo y sellar grietas durante un terremoto, o un automóvil con “zonas de pliegue inteligentes” podría recuperar su forma original después de un accidente. Tal como los seres vivos, estos sistemas podrían adaptarse a diferentes requerimientos y solucionar cualquier daño posible ante la falla de los elementos individuales.

Los científicos han probado que este tipo de materiales y estructuras son esencialmente factibles. Sin embargo, requieren de un arsenal de ayudas especiales. Estas ayudas incluyen actuantes y motores, que se comporten de manera similar a los músculos; sensores, que funcionen como nervios, y memoria y redes computarizadas que representen al cerebro y a la columna vertebral.

Los materiales compuestos multifuncionales que absorben las vibraciones - con lo que reducen la contaminación sonora - son un ejemplo de materiales inteligentes que ya han sido investigados y aplicados. Están equipados con sensores que se activan cuando el material comienza a vibrar. La señal del sensor es entonces procesada por un regulador, el cual controla los actuantes integrados, de manera de que absorban las vibraciones. Milimétricas fibras cerámicas son utilizadas para convertir la tensión mecánica o térmica en señales eléctricas.

La medicina también puede beneficiarse con los materiales inteligentes. Actualmente, pequeños tubos de acople hechos de metal, llamados stents, están siendo implantados en arterias para reforzarlas y prevenir bloqueos posteriores. Los stents del futuro serán inteligentes. Se inyectarán directamente en las venas, utilizando sólo procedimientos médicos sencillos, y adquirirán la forma deseada en la arteria afectada, ampliándola y mejorando la circulación sanguínea. La transformación será accionada por la temperatura corporal. La ventaja para el paciente es que una intervención complicada sería reemplazada por un procedimiento médico menor, que además sería más efectivo.

El trabajo también está siendo realizado con materiales sintéticos con “efecto de memoria”. Hilos que se anudan solos, espirales que recuerdan su forma extendida original. Los “materiales con memoria” recuerdan su forma y, luego de ser deformados, vuelven a su formato original. El calor o la luz son suficientes para regresarlos a su forma de origen.