Industria 4.0 y nanotecnología. Un tema necesario en la formación de ingenieros

Una de las grandes deficiencias de la mayoría de los sistemas y programas educativos es su falta de relación con los temas de actualidad e innovación que se desarrollan en los centros de investigación y en los grandes clústeres y think tanks industriales del mundo. Conscientes de esta limitación y de todas las posibilidades de mejora que se abren ante esta necesidad, el Programa de Ingeniería Industrial busca cualificar de mejor manera a sus futuros ingenieros, dotándolos de nuevas herramientas y ampliando el horizonte de su perfil profesional, por eso en la entrada de esta semana queremos acercar a nuestros estudiantes y egresados a algunos avances de la nanotecnología en el marco de la denominada industria 4.0.

Cuando hablamos de industria 4.0 nos referimos de manera general a un nuevo modelo de desarrollo donde se integran las nuevas tecnologías de producción y distribución, con las tecnologías de la información y el análisis de datos. Para poder conseguir estos objetivos de integración, la industria 4.0 se fundamenta en los pilares que le brindan áreas de desarrollo como la inteligencia artificial, el internet de las cosas, el big data, la robótica, la nanotecnología, entre otras.

Y, entonces, desde este contexto ¿por qué nos interesa la nanotecnología? De acuerdo con los debates mundiales entre académicos, investigadores, instituciones científicas e institutos de metrología, entre otros, podemos entenderla como “un campo muy amplio y heterogéneo de la tecnología en el que se diseñan, caracterizan, producen y aplican estructuras, componentes y sistemas, manteniendo un control sobre el tamaño y la forma de sus elementos constituyentes (átomos, moléculas ó macromoléculas) a nivel de la escala de los nanómetros, de tal manera que dichas estructuras, componentes o sistemas poseen al menos una propiedad característica nueva o mejorada debido al pequeño tamaño de sus constituyentes”. [1]

La nanotecnología tiene unas características relevantes en la industria y la ciencia. Como se indica en la definición presentada, es un campo altamente multidisciplinar que impacta a diversos sectores, en los cuales el tamaño de las moléculas o constituyentes es fundamental para generar nuevos productos, mejorarlos o generar mayor valor agregado sobre los preexistentes.

Por ejemplo, a nivel mundial se vienen consolidando un cúmulo de aplicaciones desde el transporte de medicamentos al interior del cuerpo con el uso de nanopartículas, la optimización de los sistemas energéticos solares y de celdas de combustibles con películas delgadas, una nueva electrónica basada en nanotubos de carbono, hasta textiles inteligentes con mayores capacidades de secado y de fácil planchado basados en nanotubos y nanohilos de diversos compuestos.

Las nuevas propiedades que exhiben los materiales a escala nanométrica constituyen toda una nueva física y química, pues la respuesta de dichos compuestos a estímulos externos es diferente con respecto a los materiales a escala mesoscópica. Para poder predecir el comportamiento de dichos sistemas se requiere no solamente de procesos experimentales y técnicas de caracterización sofisticadas, sino de un conjunto de herramientas de modelamiento y simulación por computadora que posibiliten predecir respuestas en sistemas colectivos, con gran número de átomos presentes y de propiedades físicas nuevas.

Dentro de los retos asumidos por el Programa de Ingeniería Industrial y de los objetivos comunes de la Facultad de Matemáticas e Ingenierías, está en la formación de nuestros futuros egresados en habilidades en manejo de software especializado, análisis de datos y modelamiento y simulación, de tal manera que nuestros ingenieros puedan trabajar en la nueva industria mundial, por ejemplo en procesos de nanotecnología en cualquier área, desempeñándose de una manera destacada, innovadora y rigurosa.

Como indican los profesores Noboru Takeuchi y Aldo Humberto Romero, “Con el continuo aumento en el poder de cómputo, junto con el desarrollo de nuevos métodos, esperamos que con cada momento que pasa se puedan calcular sistemas cada vez más complejos, los cuales no solamente podrán explicar los experimentos, sino que también podrán descubrir nuevos fenómenos naturales” [2]. Esta frase es una invitación para todos nuestros estudiantes y profesores a mantenernos actualizados en las nuevas posibilidades, como por ejemplo la nanotecnología en el marco de un nuevo modelo de industria y de esta manera perfilar todo nuestro potencial en los retos y desafíos que el mundo nos presenta diariamente.

Referencias

[1]. Proyecto NANO-SME “Aplicaciones industriales de la nanotecnología” Fundación ITMA, Universidad de Oviedo, CSIC.

[2]. Takeuchi N., Romero A.H., “Simulaciones computacionales de materiales y nanoestructuras” Ediciones científicas universitarias – Fondo de cultura económica, pp 258, 2019.

Mariana Ríos Naranjo

Docente Facultad de Matemáticas e Ingenierías.