Por G.P. Thomas6 de mayo de 2013

La transparencia es una propiedad física que observamos todos los días, aunque quizá no le demos mucha importancia. También conocida como diafanidad o pelucidez, la transparencia en los materiales permite que la luz los atraviese sin ser afectada, haciéndolos así visibles.

Los materiales ópticamente transparentes son esenciales en muchas aplicaciones científicas y de fabricación, y se trabaja continuamente en nuevas formas de utilizarlos, algunas de las cuales se destacan más adelante en el artículo.

¿Pero qué hace que un material sea transparente? Todo tiene que ver con la disposición de los átomos, y por tanto de los electrones, en un material. Si un fotón (una partícula de luz) que viaja a través de un sólido se encuentra con un electrón con una brecha energética de igual energía, será absorbido por ese electrón al «saltar» a un nivel de energía superior. Esto significa que muy poca luz puede atravesar el material sin ser absorbida, lo que hace que el material sea opaco. Sin embargo, en los materiales transparentes, la brecha energética es mayor, por lo que los fotones no pueden excitar a los electrones a un nivel de energía superior. Esto permite que los fotones pasen a través del material sin ser afectados, haciendo que el material sea transparente. Así que en esencia, la interacción entre la luz y un material se basa en la longitud de onda de la luz y la naturaleza del material.

Esta teoría la explica con más detalle animado el profesor Phil Moriarty de la Universidad de Nottingham.

Materiales transparentes importantes

Hay muchos materiales naturales y sintéticos que son transparentes, pero los que se enumeran a continuación tienen algunas de las aplicaciones más beneficiosas en la ciencia de los materiales:

• Vidrio
• Oxinitruro de aluminio
• Diamante
• Safiro
• Cerámica transparente
• Películas conductoras transparentes

Aplicaciones de los materiales transparentes

Los materiales enumerados anteriormente tienen una amplia gama de aplicaciones, desde lo mundano hasta lo mágico.

El vidrio plano es el material transparente más reconocible, pero se utiliza en mucho más que en las ventanas. Los paneles solares, los microscopios, los invernaderos y la protección contra la radiación son sólo algunas de las aplicaciones adicionales del vidrio plano.

El oxinitruro de aluminio se utiliza en una serie de aplicaciones relacionadas con los infrarrojos y la defensa, como las cúpulas IR especiales, el blindaje transparente, las ventanas para las comunicaciones láser y también en ciertas aplicaciones relacionadas con los semiconductores.

Las propiedades ópticas del diamante hacen que tenga aplicaciones en la investigación de infrarrojos y rayos X de microondas, además de ser importante en las ventanas de salida de láseres de alta potencia.

El cristal de zafiro tiene aplicaciones en relojes de cristal, cámaras de alta presión para espectroscopia y también en escáneres de códigos de barras (ya que la alta tenacidad y dureza del material lo hacen resistente a los arañazos).

Las cerámicas transparentes pueden utilizarse en ventanas de blindaje transparentes, láseres de alta energía, conos de nariz para misiles que buscan calor, física de alta energía, detectores de radiación para pruebas no destructivas, aplicaciones de seguridad e imagen médica y exploración espacial.

Los materiales que son transparentes a la radiación infrarroja suelen utilizarse en aplicaciones aeroespaciales de alto rendimiento.

Las películas conductoras transparentes pueden utilizarse como electrodos en dispositivos fotovoltaicos y LED. Su conductividad es menor que la de los óxidos conductores transparentes, pero tienen una baja absorción del espectro visible que les permite comportarse como conductores transparentes.

El vidrio fotocrómico encuentra aplicaciones en vehículos, aviones, electrodomésticos y las populares gafas de esquí y de sol.

Los materiales que son transparentes a la radiación infrarroja se utilizan a menudo en aplicaciones aeroespaciales de alto rendimiento.

Innovaciones en materiales transparentes

Se han introducido muchos tipos de vidrio en la industria de la construcción. El vidrio termocrómico responde al calor y el fotocrómico a la luz. Mediante la transmisión de energía eléctrica o de pilas, la transparencia de los tabiques o revestimientos de vidrio pasa de ser perfectamente clara a ser completamente opaca. Esto puede hacerse mediante la transmisión de cargas eléctricas de bajo voltaje a través de una capa muy fina en la superficie del vidrio que puede activarse mediante sensores que responden a la intensidad de la luz o manualmente con un interruptor. De este modo, se puede controlar la cantidad de transmisión solar, lo que permite reducir la calefacción o la refrigeración y optimizar la iluminación artificial.

Un proyecto actual que hace uso de la transparencia que controla la luz en un intento de maximizar la eficiencia energética de los edificios es la casa experimental de Werner Sobek en Alemania.

Werner Sobek ha intentado crear un edificio que se adapte a diferentes niveles de transmisión, ventilación y absorción de la luz y ha propuesto incorporar células monofuncionales en el vidrio para cambiar su química de forma que se necesite la mínima energía para alimentar el edificio.

El plástico transparente también es muy importante en el proyecto Eden, en el Reino Unido. El Proyecto Edén, la mayor biosfera vegetal del mundo, utiliza como revestimiento láminas de plástico avanzado de etil tetra fluoro etileno o ETFE. Esta lámina de plástico no sólo es más transparente que el vidrio, sino que estas almohadillas inflables de tres capas son mucho más ligeras en comparación con el revestimiento de vidrio. Además, el ETFE no se deteriora en condiciones ambientales contaminadas y es respetuoso con el medio ambiente.

• Diamante sintético CVD -Elemento Seis
• Materiales transparentes – GKN
• Innovaciones en materiales – Ryerson University

Escrito por

G.P. Thomas

Gary se graduó en la Universidad de Manchester con una matrícula de honor en Geoquímica y un máster en Ciencias de la Tierra. Tras trabajar en la industria minera australiana, Gary decidió colgar las botas de geólogo y dedicarse a escribir. Cuando no está elaborando contenidos de actualidad e informativos, a Gary se le puede encontrar tocando su querida guitarra, o viendo cómo el Aston Villa FC arrebata la derrota de las fauces de la victoria.

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