Considere, por un momento, el cable eléctrico, una tecnología omnipresente que es extremadamente fácil de olvidar. Enrollados dentro de nuestros dispositivos, envueltos alrededor de nuestras paredes, colgados a lo largo de nuestras calles, millones de toneladas de hilos metálicos delgados hacen el trabajo de electrificar el mundo. Pero su trabajo es benigno y tan naturalista que realmente no se siente como tecnología en absoluto. Los cables mueven electrones simplemente porque eso es lo que hacen los metales cuando se les suministra una corriente: conducen.
Pero siempre hay margen de mejora. Los metales conducen la electricidad porque contienen electrones libres que no están atados a ningún átomo en particular. Cuantos más electrones fluyan, y cuanto más rápido vayan, mejor conducirá un metal. Entonces, para mejorar esa conductividad, crucial para preservar la energía producida en una planta de energía o almacenada dentro de una batería, los científicos de materiales generalmente buscan arreglos atómicos más perfectos. Su objetivo principal es la pureza: eliminar cualquier trozo de material extraño o imperfecciones que interrumpan el flujo. Cuanto más oro es un trozo de oro, cuanto más cobre es un alambre de cobre, mejor conducirá. Cualquier otra cosa se interpone en el camino.
“Si desea algo realmente altamente conductivo, entonces tiene que volverse puro”, dice Keerti Kappagantula, científica de materiales en el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico. Es por eso que considera que su propia investigación es bastante "torpe". Su objetivo es hacer que los metales sean más conductores haciéndolos menos puro. Tomará un metal como el aluminio y le agregará aditivos como grafeno o nanotubos de carbono, produciendo una aleación. Hágalo de la manera correcta, descubrió Kappagantula, y el material adicional puede tener un efecto extraño: puede empujar al metal más allá de su límite teórico de conductividad.
El objetivo, en este caso, es crear aluminio que pueda competir con el cobre en los dispositivos eléctricos, un metal que es casi el doble de conductor, pero que también cuesta el doble. El aluminio tiene ventajas: es mucho más ligero que el cobre. Y como el metal más abundante en la corteza terrestre, mil veces más que el cobre, también es más barato y fácil de desenterrar.
El cobre, por otro lado, es cada vez más difícil de obtener a medida que el mundo hace la transición a una energía más ecológica. Aunque ha sido omnipresente durante mucho tiempo en el cableado y los motores, la demanda está aumentando. Un vehículo eléctrico utiliza aproximadamente cuatro veces más cobre que un automóvil convencional, y se necesitará aún más para los componentes eléctricos de las plantas de energía renovable y los cables que las conectan a la red. Los analistas de Wood Mackenzie, una firma de investigación centrada en la energía, estimaron que los parques eólicos marinos demandarán 5,5 megatones del metal durante 10 años, principalmente para el sistema masivo de cables dentro de los generadores y para transportar los electrones que producen las turbinas a la costa. En los últimos años, el precio del cobre se ha disparado y los analistas proyectan un creciente déficit del metal. Goldman Sachs lo declaró recientemente “el nuevo petróleo”.
Algunas empresas ya lo están cambiando por aluminio donde pueden. En los últimos años, ha habido un cambio multimillonario en los componentes de todo, desde acondicionadores de aire hasta piezas de automóviles. Las líneas eléctricas de alto voltaje ya usan alambres de aluminio, porque son baratos y livianos, lo que les permite tenderse en distancias más largas. Ese aluminio se encuentra típicamente en su forma más pura y altamente conductiva.
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