El mundo de los nuevos materiales es un misterio para mí. Numerosos investigadores están realizando aportaciones haciendo que nuestro mundo cambie. Muchos de esos materiales son magnéticos. Tendré que buscar información sobre todo esto.

Existe en la naturaleza un mineral que se llama magnetita que tiene la propiedad de atraer a metales como el hierro, el cobalto y el níquel, y a algunas de sus aleaciones. Esta propiedad se llama magnetismo.

Imagen 7. Autor: Desconocido. Dominio público

A los cuerpos que presentan esta propiedad se les llama imanes. Pueden ser naturales o artificiales. Estos últimos son metales a los que se les puede comunicar esta propiedad, bien sea por frotamiento con imanes naturales o por la acción de corrientes eléctricas. Pueden ser permanentes o temporales, dependiendo de si conservan o no el magnetismo después de ser imantados.

Los imanes tienen mayor capacidad de atracción en los extremos o polos. A estos polos se les llama Norte y Sur.

La región del espacio donde se manifiesta la acción del imán se llama campo magnético. A medida que la distancia aumenta el campo magnético disminuye.

La Tierra es un imán gigantesco que crea un campo magnético a su alrededor. El polo norte de este imán se encuentra en el polo sur geográfico y el polo sur magnético en el polo norte geográfico. Que la Tierra sea un imán es debido a los movimientos de los metales líquidos que se encuentran en el núcleo del planeta.

Imagen 8. Autor: Ofey6. Licencia Creative Commons

Hasta 1820 se pensaba que los fenómenos magnéticos y eléctricos no tenían nada en común. Pero en 1820 Hans Oersted observó como una corriente eléctrica desviaba una aguja magnética. De este experimento se dedujo que una carga en movimiento crea un campo magnético en el espacio que lo rodea, y que una corriente eléctrica que circula por un conductor genera a su alrededor un campo magnético. Estos fueron los principios del electromagnetismo.

Los materiales se pueden clasificar según su comportamiento ante un campo magnético aplicado; por, ejemplo los no magnéticos son aquellos que no les afecta el campo magnético, diamagnéticos son aquellos que son débilmente magnéticos como el hidrógeno, el helio y los demás gases nobles; y ferromagnéticos son aquellos que son fuertemente magnéticos como el hierro y el cobalto.

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Ya hemos visto que también existen los fluidos magnetoreológicos, que se emplean en la fabricación de amortiguadores.

Un amortiguador es un dispositivo que disminuye las oscilaciones no deseadas de un movimiento periódico. Existe un tipo de amortiguadores que utilizan un líquido cuya viscosidad puede ser modificada según se desee utilizando campos magnéticos.

El puente del lago Dongting en China utiliza como aislante del movimiento fluidos magnetoreológicos para contrarrestar las rachas de viento, es decir, se usa como amortiguador de los cables del puente.

Sabemos que hay materiales que se llaman conductores eléctricos porque cuando se ponen en contacto con un cuerpo cargado de electricidad transmiten esta electricidad a todos los puntos de su superficie. Son elementos, aleaciones o compuestos que tienen electrones libres que permiten que las cargas se muevan. Este es el caso del cobre, material utilizado en la fabricación de cables.

Los materiales conductores presentan una resistencia al paso de la corriente eléctrica, sufren pérdidas de energía que se transforman en calor, calentando el conductor.

A comienzos del siglo XX el doctor H.K. Onnes, Nobel de Física en 1913, investigaba las propiedades de la materia a muy baja temperatura. Esto le condujo a la producción de helio líquido que a su vez le llevó a descubrir la superconductividad en el mercurio, al enfriarlo a la temperatura del helio líquido (-269 ºC aproximadamente).

Imagen 10. Autor: Mugu-shisai. Licencia Creative Commons

Ciertos materiales se comportan como conductores perfectos cuando están a temperaturas muy bajas, próximas a 0 ºK (-273,15 ºC), es decir, no presentan resistencia al paso de la corriente eléctrica y por tanto no tienen pérdidas de energía. Son los materiales llamados superconductores.

El problema de estos materiales es que para que se comporten como superconductores se necesitan temperaturas muy bajas difíciles de conseguir. En 1986, J. C. Bednorz y K.A. Müller descubrieron en un laboratorio de investigación de la compañía IBM los materiales superconductores cerámicos, que necesitan temperaturas de 134 Kelvin, lo que hace factible su uso en la vida diaria del ser humano. Estos dos físicos recibieron el premio Nobel en 1987 por sus descubrimientos.

Las aplicaciones de los materiales superconductores son muchas, entre ellas podemos abarcar esencialmente tres tipos:

• Generación de campos magnéticos intensos, como los utilizados en la fabricación de trenes que levitan.
• Fabricación de cables de conducción de energía eléctrica, que hacen que sea posible transmitir esta energía desde los centros de producción, reactores nucleares, presas, etcétera hasta los centros de consumo sin pérdidas de ningún tipo en el trayecto.
• Electrónica, que puede fabricar supercomputadoras extremadamente veloces.

En la imagen podemos ver el buque Yamato 1, que utiliza motores magnetohidrodinámicos con superconductores refrigerados con helio líquido. Este buque alcanza una velocidad de 15 km/h (8 nudos).