"La electrificación del transporte y la abundancia de dispositivos electrónicos en vehículos requiere de una mayor integración en las estructuras"

Juan José Vilatela, es doctor en Ciencia de Materiales por la Universidad de Cambridge (2009) y es Investigador de plantilla del Instituto IMDEA Materiales, en el que lidera desde 2011 el grupo de Nanocompuestos Multifuncionales. Autor de más de 60 artículos científicos, 3 capítulos de libros y de 9 patentes (2 en explotación industrial). Ha coordinado varios proyectos europeos, contratos industriales (e.g. Airbus, Grupo Antolín, etc) y actualmente tiene un proyecto europeo ERC Starting Grant para el desarrollo de materiales compuestos capaces de captar energía. Se le han otorgado las ayudas "Juan de la Cierva" y "Ramón y Cajal" del Gobierno de España, y el premio 2016 al mejor investigador joven otorgado por la Sociedad Europea de Materiales Compuestos. Desde 2014 es profesor asociado de la Universidad Carlos III de Madrid y de la Universidad Politécnica de Madrid en su programa Máster UPM-Airbus. Actualmente es editor de la revista Nature Scientific Reports.

Bueno Juan José, en primer lugar, darte la enhorabuena por el Premio "Miguel Catalán" de Investigación de la Comunidad de Madrid a investigadores de menos de cuarenta años en el Área de Ciencias.

Como hoy es el día mundial de los materiales, qué mejor arranque de entrevista que haciendo protagonistas a los materiales con los que trabajas. ¿Qué tipo de materiales desarrolláis en tu grupo?, ¿y cuáles son o serán las aplicaciones en los que se usan o usarán estos nuevos materiales?

Fabricamos materiales basados en fibras de nanoestructuras que combinan altas propiedades mecánicas con la capacidad de almacenar, captar o transformar energía. El elemento de partida es una fibra continúa hecha enteramente de nanotubos de carbono, de la cual podemos fabricar kilómetros al día. A partir de las fibras hacemos telas ligeras y flexibles similares al algodón, pero que son a la vez conductoras y resistentes como metales, y porosas como electrodos. Desarrollamos métodos para integrar posteriormente otros con materiales activos, tales como nanopartículas semiconductoras o catalizadores avanzados. La combinación de un esqueleto fuerte que colecta la corriente, decorado de nanopartículas activas produce un material multifuncional, que puede por ejemplo actuar simultáneamente como elemento estructural y almacenador de energía.

Pero entonces, por lo que cuentas estamos hablando de una nueva manera de entender los materiales. Qué un material sirva para hacer muchas cosas a la vez. ¿Crees que estamos viviendo un cambio de paradigma en el campo de los materiales?

Hay definitivamente un gran interés en materiales que pueden llevar a cabo múltiples funciones. Parte de este interés viene de la mano de tecnologías emergentes tales como la electrónica flexible o las estructuras capaces de almacenar energía. El sector del transporte es un buen ejemplo. Tradicionalmente los elementos estructurales y los funcionales, por ejemplo, luces, botones, pantallas etc., estaban totalmente separados. La electrificación del transporte y la abundancia de dispositivos electrónicos en vehículos requiere de una mayor integración en las estructuras, de sistemas de almacenamiento y captación de energía, sensores, cables, etc.

Los tejidos de nanotubos de carbono son una tecnología crítica para este desarrollo: tienen la conductividad eléctrica de metales, más flexibilidad y robustez mecánica que la fibra de carbono convencional, y menor densidad que el plástico.

Se habla de los nanomateriales de carbono desde hace mucho tiempo, desde los fulerenos, pasando por los nanotubos de carbono, hasta el grafeno, y sin embargo se conocen muy pocos productos y aplicaciones en el mercado basados en estos materiales. ¿Son la eterna promesa para solucionar los grandes retos tecnológicos?

En el caso de los nanotubos de carbono (CNTs) hay bastante consenso en que la tecnología es bastante madura y ahora es el momento óptimo para desarrollar aplicaciones: hay disponibilidad de grandes volúmenes de material con alto control de calidad a precios competentes, se han identificado las aplicaciones de mayor relación valor/riesgo, y, sobre todo, se han desarrollado métodos escalables para producir componentes macroscópicos de CNTs. Si imaginamos el ejemplo de una empresa interesada en usar CNTs en cables eléctricos, hace unos años habría recibido un pequeño frasco con polvo de CNTs en su interior, mientras que hoy en día puede comprar un cable de CNTs continuo de diámetro controlado listo para probarlo.

Quedan retos técnicos, pero se han superado varios obstáculos. Podemos producir kilómetros de fibras de CNTs de muy alta calidad a partir de gas natural para aplicaciones de alto valor añadido. Hay indicios de que ya se usa en aplicaciones que van desde transmisión eléctrica en aviones comerciales hasta electrodos para estimulación neuronal. Por otro lado, parece que la producción en masa de nanocarbonos en China está enfocada a aditivos conductores para baterías.

Algunos de nuestros desarrollos con nanocarbonos han estado y están muy cerca de implementarse industrialmente. Conforme avanza este proceso las empresas prefieren guardar un perfil bajo y no dar detalles, así que no dudo que los tengamos más cerca de lo que creemos.

Entiendo que el tipo de investigación que realizáis en tu grupo es más bien investigación básica o fundamental, sin embargo, vemos que a lo largo de tu trayectoria científica has colaborado mucho con la industria. ¿Se puede hacer ciencia básica y aplicada a la vez?, ¿se puede hacer investigación aplicada para solucionar los retos que tiene la industria y a la vez hacer ciencia fundamental con alto impacto dentro de la comunidad científica?

Tanto en investigación básica como aplicada es importante tener objetivos a largo plazo. Por definición, los grandes retos llevan asociados nuevo conocimiento lejos del paradigma tradicional. Cuesta muchos años desarrollar una idea disruptiva, pero una vez en marcha tiene alto impacto y un amplio alcance. Hay que estar dispuesto a correr riesgos y tener la suerte de poder asumirlos.

Los proyectos industriales son complejos de gestionar, pero siempre y cuando se aprenda de ellos vale la pena llevarlos a cabo. Tienen un enorme valor formativo para los investigadores que participan en el proyecto por ambas partes, y son por lo tanto un vehículo ideal para que empresas contraten a doctores altamente cualificados. Al final de cuentas el conocimiento lo transmiten las personas.

¿Cómo se podría ayudar más a los investigadores para que sus resultados lleguen más a la industria y a la sociedad?

Hace falta una relación más estrecha entre centros de investigación y empresas, empezando por la contratación de más doctores que sean la semilla para futuros desarrollos. En las empresas tecnológicas con las que he interactuado, las personas en puestos de responsabilidad que toman decisiones técnicas estratégicas de alta calado tienen el título de doctor. Independientemente del tema -conocí a un director de I+D del sector aeronáutico que hizo su tesis sobre capas monoatómicas de helio sólido- un doctorado de calidad implica una alta capacidad de abstracción y profundización en un tema complejo, sobre el cual se ha logrado hacer una aportación trascendental

En general este es un tema el que tengo mucho por aprender. Por el momento sólo tengo claro que es uno de los grandes retos de mi labor como científico, y que requiere muchos actores más.

Llevas ya 8 años en Madrid, en el Instituto IMDEA Materiales, ¿Qué te hizo venirte desde Cambridge para unirte a la iniciativa IMDEA?, ¿qué te hace seguir en este centro?

Después de varios años haciendo investigación en un entorno universitario me atraía la posibilidad de hacer investigación independiente que tuviera un mayor recorrido hacia su implementación industrial. IMDEA Materiales me ofreció un entorno ideal para poder hacer ciencia básica y aplicada. Me parece que los institutos IMDEA tienen un esquema idóneo para hacer I+D en entorno actual, principalmente por dos factores: la flexibilidad para adaptarse a nuevos retos gracias a su estructura y tamaño, y la apuesta por el trabajo colaborativo. Tengo la fortuna de tener un equipo de apoyo que me permite centrarme en mi investigación, a la vez que estoy rodeado de colaboradores de primer nivel con una filosofía de trabajo común.