Muchos materiales han podido sufrir una deformación considerable sin que a simple vista podamos saber qué ha ocurrido en su interior. Así, un plástico puede estirarse, doblarse o recibir una carga repetida y conservar aparentemente el mismo aspecto mientras, a escala molecular, las fuerzas han recorrido su estructura, modificándola y, con ello, alterado sus propiedades. Una de las aspiraciones de la llamada mecanoquímica es hacer visible ese proceso: conseguir que un material responda a una fuerza con una señal que podamos observar. Un equipo de investigadores ha encontrado una forma de conseguirlo que, aunque la aplicación práctica concreta de este caso se nos antoje remota, es muy ingeniosa y muestra como pueden relacionarse tres escalas de observación distintas en un solo fenómeno. Veámoslo, centrándonos en el cómo, no en el qué.

Mecanocromismo

Una de las vías más estudiadas para visualizar el estrés mecánico recibido consiste en introducir en las cadenas del polímero unas moléculas especialmente diseñadas, llamadas mecanóforos, capaces de experimentar una transformación química cuando reciben suficiente fuerza. Cuando esa transformación produce un cambio de color o de emisión luminosa hablamos de mecanocromismo. La idea no es nueva: los mecanóforos llevan años utilizándose como herramientas para relacionar lo que sucede a escala molecular con la deformación de un material.

El problema es que introducir uno de estos «sensores moleculares» en un polímero no suele ser sencillo. En muchos casos hay que diseñar y sintetizar las cadenas poliméricas teniendo en cuenta desde el principio dónde debe quedar situado el mecanóforo. Eso limita la posibilidad de aprovechar directamente materiales que ya se fabrican y utilizan a escala industrial. El trabajo de Kuniaki Ishizuki y colaboradores plantea una alternativa: en lugar de modificar químicamente el polímero que queremos convertir en sensor, añadirle otro polímero que lleve incorporado el mecanóforo. Puede parecer trivial, pero no lo es en absoluto.

La clave está en la estructura

Para entender por qué funciona hay que mirar primero la arquitectura del material elegido. Los investigadores utilizaron SBS, un copolímero en bloque de estireno y butadieno. En un copolímero en bloque, distintos segmentos de la cadena están formados por diferentes unidades químicas agrupadas, de ahí el originalísimo nombre, en bloques; esta arquitectura permite combinar propiedades que serían difíciles de obtener con un solo polímero

El SBS tiene una característica clave: sus dos componentes no se mezclan completamente a escala microscópica. Se organizan en pequeños dominios. Unos están constituidos por poliestireno y son relativamente rígidos; otros corresponden al polibutadieno y son mucho más flexibles. Es lo que se denomina separación de microfases. Esta organización no es un defecto del material, sino precisamente una de las razones por las que los copolímeros de este tipo pueden comportarse como elastómeros termoplásticos: combinan la flexibilidad de una fase blanda con la consistencia de las regiones rígidas.

Iguales tienden a juntarse

Los investigadores aprovecharon esta característica. para ello, prepararon un poliestireno que contiene, aproximadamente en el centro de cada cadena, una molécula llamada tetraarilsuccinonitrilo, abreviada TASN. Esa molécula es el mecanóforo propiamente dicho. El nuevo polímero, denominado PS-TASN-PS, se mezcló físicamente con SBS. Como el material añadido es químicamente poliestireno, tiende a incorporarse a los dominios de poliestireno del SBS. De este modo, el mecanóforo acaba situado en la misma región del material en la que a recibir la fuerza.

No hace falta construir de nuevo toda la cadena del plástico para introducir el mecanocromismo. Se puede aprovechar la organización interna que ya posee el material y añadir un segundo polímero que «sepa» dónde colocarse.

Cuando el SBS se estira poco, la deformación se produce principalmente en las regiones blandas de polibutadieno. El mecanóforo situado en los dominios rígidos de poliestireno apenas recibe suficiente fuerza para reaccionar. Pero, al aumentar la deformación y superar el punto de fluencia del material, la situación cambia. Los experimentos muestran que la señal mecanoquímica aumenta claramente a partir de ese momento: una parte cada vez mayor de la fuerza aplicada llega a los dominios rígidos y se transmite a las cadenas que contienen TASN.

Entonces ocurre algo extraordinario para un material que, a simple vista, sigue siendo simplemente plástico. El enlace central del TASN puede romperse por efecto de la fuerza, generando dos especies químicas llamadas radicales de diariacetonitrilo (DAAN). Estas especies son fluorescentes. Por eso, después de estirar las películas, los investigadores observaron una emisión amarillo-verdosa cuando las iluminaron con luz ultravioleta de 365 nanómetros. Además de observar la fluorescencia, confirmaron mediante espectroscopia de resonancia paramagnética electrónica que se habían formado realmente esos radicales.

No tiremos cohetes

Ojo, esto no significa que el plástico vaya a brillar ante cualquier pequeño arañazo o que permita identificar automáticamente una grieta antes de que aparezca. En los experimentos, la respuesta fue pequeña antes del punto de fluencia y aumentó con deformaciones grandes. De hecho, para caracterizar de forma reproducible la fluorescencia los autores llegaron a estirar las muestras hasta un 1000 % (mil por ciento, has leído bien) de deformación, aunque siempre por debajo de su rotura. Por tanto, el resultado debe entenderse como una demostración de que es posible hacer visible la transferencia de fuerza dentro de estos materiales.

Pero no es un detector comercial de daños listo para utilizar. El comportamiento no es como el de una bombilla que se enciende y se queda encendida. Tras retirar la carga, la fluorescencia disminuye rápidamente y prácticamente desaparece al cabo de un día. Los radicales generados por la ruptura del TASN permanecen suficientemente próximos dentro de los dominios de poliestireno para volver a combinarse. Si el material se vuelve a estirar después de haber descansado, la fluorescencia reaparece. En uno de los experimentos, además, las curvas mecánicas de los dos ciclos fueron prácticamente iguales. El material, por tanto, conserva su comportamiento mecánico mientras su señal luminosa puede regenerarse.

Fijémonos, tres escalas

El verdadero interés para este químico de este resultado está menos en el destello amarillo-verdoso que en la estrategia que lo hace posible. La investigación demuestra que la microestructura de un polímero puede utilizarse como una herramienta para llevar una fuerza macroscópica hasta una reacción química localizada. Es una forma particularmente elegante de conectar tres escalas: la deformación que podemos aplicar con las manos, la organización microscópica de las distintas partes del plástico y, finalmente, la ruptura de un enlace químico individual.

Convertir esta demostración en una tecnología capaz de diagnosticar componentes reales requerirá todavía estudiar cuestiones como la sensibilidad, la geometría de las piezas, la fatiga y las condiciones de servicio. Pero el principio queda establecido: en determinados copolímeros, no es necesario rediseñar todo el material para hacerlo sensible a la fuerza. A veces basta con entender muy bien cómo está organizado por dentro y colocar el «chivato» molecular en el lugar adecuado, y, en cualquier caso, disfrutar intelectualmente de que esto sea posible.

Referencia:

K. Ishizuki, A. Kodaka, A. Takahashi, and H. Otsuka (2026) Stress Transfer Within Microphase-Separated Structures: A Post-Synthetic Strategy to Impart Mechanoresponsiveness to Block Copolymer Materials Advanced Materials doi: 10.1002/adma.74610

 

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance

El artículo Un plástico que señala dónde ha recibido un golpe se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Cuando pensamos en almacenamiento de energía, solemos imaginar baterías de ion litio, vehículos eléctricos o grandes sistemas capaces de equilibrar la variabilidad de las renovables. Sin embargo, almacenar energía no significa necesariamente almacenar electricidad. También puede significar algo mucho más intuitivo: guardar calor.

Mucho antes de que la transición energética se convirtiera en un concepto global, una investigadora ya había entendido que captar la energía del Sol era solo la mitad del problema. La otra mitad, más compleja, consistía en conservarla cuando el Sol desaparecía.

Esa investigadora era Mária Telkes, física, química e inventora húngaro-estadounidense, conocida como la “Reina del Sol”. Su trabajo anticipó los principios del almacenamiento térmico moderno: materiales capaces de absorber calor, retenerlo y liberarlo cuando fuera necesario. Desde calefacción doméstica hasta desalinizadores u hornos solares, Telkes dedicó su vida a convertir la radiación solar en soluciones prácticas.

Su historia no es solo la de una pionera de la energía solar. Es también la de una científica que intentó transformar ideas arriesgadas en tecnología real en un mundo donde la ingeniería estaba dominada por hombres. Sus experimentos no siempre funcionaron, pero incluso sus fallos ayudaron a construir el conocimiento actual sobre almacenamiento térmico.

Una científica entre biología, energía y materiales: el reto de aprovechar el Sol

Mária Telkes nació en Budapest en 1900. Estudió fisicoquímica y se doctoró en 1924. Desde el inicio mostró un interés poco habitual: la relación entre energía, materiales y sistemas vivos. Esa combinación la llevó a una carrera marcadamente interdisciplinar.

En 1925 emigró a Estados Unidos, donde trabajó en la Cleveland Clinic como biofísica. Allí investigó cómo medir la energía en sistemas biológicos. Más tarde se incorporó a Westinghouse Electric, donde trabajó con dispositivos termoeléctricos capaces de convertir diferencias de temperatura en electricidad. Esa etapa fue clave. Telkes comprendió que el calor no era un subproducto, sino una forma de energía con identidad propia: podía captarse, transformarse y, sobre todo, almacenarse.

En 1939 entró en el MIT, dentro del Solar Energy Conversion Project. En aquel momento, la energía solar era prometedora pero limitada: abundante, sí, pero intermitente. Podía calentar durante el día, pero no resolvía la noche ni el invierno. Telkes comprendió el problema central con claridad: el Sol no falla como fuente, falla como sistema continuo. La solución no era solo captarlo, sino desplazar su energía en el tiempo.

La Segunda Guerra Mundial dio a su trabajo una dimensión urgente. Pilotos y marineros podían sobrevivir en el océano, pero no sin agua potable. Beber agua salada aceleraba la deshidratación. Telkes diseñó un desalinizador solar portátil: un sistema que evaporaba agua de mar mediante calor solar y condensaba el vapor en agua dulce. Era simple, ligero y autónomo. No era aún almacenamiento térmico, pero sí contenía su lógica esencial: capturar energía, dirigirla y convertirla en un efecto útil sin depender de combustibles.

Tras la guerra, Telkes se centró en su gran objetivo: una vivienda capaz de calentarse exclusivamente con energía solar. El reto era evidente: la calefacción se necesita cuando el Sol no está. Para resolverlo, no bastaba con captar energía. Era necesario almacenarla.

La Dover Sun House: una casa que almacenaba calor

A finales de los años 40, Telkes colaboró con la arquitecta Eleanor Raymond y la filántropa Amelia Peabody. El resultado fue la Dover Sun House, construida en 1948 en Massachusetts. El proyecto era extraordinario no solo por su tecnología, sino por su autoría: tres mujeres liderando ciencia, arquitectura y financiación en una época en la que eso era excepcional.

La casa tenía una gran fachada orientada al sur. El aire caliente se dirigía a compartimentos con 21 toneladas de sulfato de sodio decahidratado, conocido como sal de Glauber. Este material no almacenaba calor solo por temperatura, sino mediante cambio de fase. Cuando se fundía, absorbía energía sin aumentar su temperatura. Cuando solidificaba, liberaba ese calor. En términos actuales, era un material de cambio de fase. La casa funcionaba como una batería térmica: no almacenaba electricidad, sino energía en forma de transformaciones físicas. La idea era profundamente moderna: integrar captación, almacenamiento y distribución de energía en la propia arquitectura.

Durante un tiempo, la casa funcionó. La prensa la presentó como el futuro de la vivienda. Parecía posible vivir solo con el Sol. Con el tiempo, el sistema empezó a fallar. La sal se separaba en fases, los contenedores se corroían y el rendimiento térmico disminuía. En periodos sin suficiente radiación, la casa necesitaba calefacción eléctrica. Finalmente, el sistema solar fue retirado.

Pero aquello no fue un fracaso, sino una lección. La idea funcionaba en principio, pero no en condiciones reales. El problema no era solo almacenar energía, sino hacerlo de forma estable, repetible y duradera. La Dover Sun House mostró algo fundamental: entre la teoría y la práctica hay un espacio donde la ciencia se vuelve ingeniería.

Mária Telkes y el origen del almacenamiento térmico

El apodo de “Reina del Sol” ayudó a popularizar su figura, pero también simplificó su trabajo. Telkes no fue solo una entusiasta de la energía solar, sino una investigadora con una carrera técnica profunda en materiales, termodinámica y transferencia de calor. Reducir su trayectoria a un apodo es ignorar la complejidad de una de las pioneras más completas del almacenamiento térmico.

A lo largo de su vida registró más de veinte patentes. Desarrolló hornos solares, sistemas de secado, refrigeración y nuevas aplicaciones de almacenamiento térmico. Su producción inventiva no fue puntual, sino sostenida y diversa, abarcando múltiples escalas de la energía solar aplicada.

Recibió reconocimientos importantes, como el premio de la Society of Women Engineers en 1952, pero su legado no se mide solo en premios, sino en conceptos. En ciencia, los conceptos que perduran suelen ser más influyentes que los galardones que los acompañan. Su idea central era simple y radical: la energía solar solo es útil si puede almacenarse. Esta afirmación, formulada décadas antes de la transición energética actual, anticipa uno de los grandes retos de la energía renovable contemporánea.

También es importante su dimensión humana. Cuando el sistema académico no respaldó sus ideas, buscó colaboraciones fuera de él. La Dover Sun House fue posible gracias a una red de mujeres que unieron ciencia, diseño y financiación. Ese proyecto no solo fue un experimento energético, sino también un ejemplo excepcional de colaboración interdisciplinar liderada por mujeres en la ciencia del siglo XX.

Hoy, el almacenamiento térmico es una pieza clave de la transición energética. No se trata solo de electricidad: gran parte de la energía que consumimos es calor. De hecho, el calor sigue siendo la forma dominante de consumo energético en edificios e industria a nivel global.

Los edificios necesitan calefacción y refrigeración. La industria necesita vapor y procesos térmicos. En todos estos casos, almacenar calor puede ser más eficiente que convertirlo en electricidad y volver a transformarlo. Esta eficiencia directa es una de las razones por las que el almacenamiento térmico está ganando protagonismo en la descarbonización.

Existen hoy materiales avanzados, sales fundidas, cerámicas y compuestos diseñados para almacenar energía térmica durante horas o días. Pero la lógica es la misma que en la Dover Sun House. La diferencia no está en el principio físico, sino en la sofisticación de los materiales y en la ingeniería de los sistemas.

El Departamento de Energía de EE. UU. y la Agencia Internacional de la Energía consideran el almacenamiento térmico una tecnología clave para integrar renovables, estabilizar redes y descarbonizar la industria. Su inclusión en las estrategias energéticas actuales confirma la vigencia de una idea formulada hace más de medio siglo.

En ese sentido, Telkes no solo fue una pionera histórica. Fue una anticipadora conceptual. Su mayor aportación no fue un dispositivo concreto, sino una forma de entender la energía como algo que puede desplazarse en el tiempo.

Mária Telkes murió en 1995. Para entonces, la energía solar ya había cambiado de forma, pero no de problema: seguía siendo intermitente. La intermitencia, lejos de desaparecer, se ha convertido en el núcleo del desafío energético contemporáneo.

Su legado no es una tecnología concreta, sino una idea persistente: la energía no solo debe captarse, también debe conservarse en el tiempo. Esta idea atraviesa hoy toda la investigación en almacenamiento energético, desde baterías hasta sistemas térmicos.

La Dover Sun House no sobrevivió como sistema, pero sí como intuición científica. Demostró que una vivienda puede ser una máquina térmica, que los materiales pueden almacenar calor y que la arquitectura puede ser parte del sistema energético. Fue un experimento imperfecto, pero profundamente fundacional.

Hoy, cuando hablamos de transición energética, seguimos enfrentándonos a la misma pregunta que ella formuló hace más de setenta años:

¿Cómo guardamos el calor del Sol para cuando lo necesitemos?

Su respuesta fue una casa llena de sal, tubos y luz. No era perfecta, pero abrió un camino.

Porque a veces la ciencia no avanza resolviendo problemas, sino imaginando que el verano puede guardarse para el invierno.

Referencias

• Axel Alfaro-Hernandez, A solar life, USPTO
• Meir Rinde, The sun queen, Science History Institute, 14 julio 2020
• Maria Telkes. Solar Thermal Storage Systems, National Inventors Hall of Fame

Sobre la autora

Tamara Cruz Tena es analista de estrategia en CIC energiGUNE.

Sobre el BRTA

Basque Research & Technology Alliance (BRTA) es una alianza que se anticipa a los retos socioeconómicos futuros globales y de Euskadi y que responde a los mismos mediante la investigación y el desarrollo tecnológico, proyectándose internacionalmente. Los centros de BRTA colaboran en la generación de conocimiento y su transferencia a la sociedad e industria vascas para que sean más innovadoras y competitivas. BRTA es una alianza de 17 centros tecnológicos y centros de investigación cooperativa y cuenta con el apoyo del Gobierno Vasco, SPRI y las Diputaciones Forales de Araba, Bizkaia y Gipuzkoa.

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Marta Sánchez de la Torre es Doctora en Historia con Mención Internacional por la Universitat de Barcelona (2015) y profesora agregada de Prehistoria en el Departamento de Historia y Arqueología de la Universitat de Barcelona. Es investigadora del grupo SERP y miembro del Institut d’Arqueologia de la Universitat de Barcelona (IAUB).

Su principal línea de investigación se centra en el estudio de la movilidad de las sociedades prehistóricas a través del análisis geoquímico de los materiales líticos y actualmente dirige el proyecto SPEGEOCHERT, financiado por el Consejo Europeo de Investigación a través de las acciones Starting Grant. Ha realizado estancias pre y postdoctorales en centros de investigación de prestigio en Francia, Italia y Canadá.

Desde 2023 es Académica de Número de la Academia Joven de España y en 2025 ha recibido el Premio Nacional de Investigación para Jóvenes “María Moliner” en el área de Humanidades.

1. ¿Cuál es tu área de investigación?
Mi área de investigación es la arqueología prehistórica. Y más específicamente, el análisis geoquímico de los materiales líticos para poder comprender mejor la territorialidad y la movilidad de los grupos prehistóricos.

2. ¿Por qué te dedicas a ella?
Porque me apasiona tratar de conocer por dónde se movieron las comunidades cazadoras-recolectoras paleolíticas, cómo interaccionaron con entornos de montaña y cómo lograron adaptarse a condiciones climáticas cambiantes.

3. ¿Has tenido alguna figura de referencia en tu trayectoria?
Sí, he tenido referentes, tanto masculinos como femeninos, que me han inspirado y animado a continuar en un camino que no siempre es sencillo.

4. ¿Qué te gustaría descubrir o solucionar en tu campo?
Me gustaría conocer cuáles fueron las rutas que utilizaron los grupos humanos paleolíticos para cruzar cordilleras montañosas como los Pirineos.

5. ¿Qué consejo darías a quien quiera adentrarse en el mundo de la investigación?
Mi consejo sería que sea constante en el día a día, y que no desista cuando el camino se complique, pues con esfuerzo y constancia logrará alcanzar su objetivo.

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