¿Qué pasaría si los edificios pudieran curarse solos después de un terremoto? ¿O si los puentes fueran capaces de resistir huracanes como si fueran una suave brisa? ¿Qué pensarías de todo esto? Mucho se habla en la actualidad sobre las investigaciones para mejorar las estructuras moleculares en estas innovaciones en los materiales avanzados de construcción; pero, seguramente te estás preguntando: ¿Qué son los materiales avanzados?
Aunque te parezca increíble, los están desarrollando para infraestructuras críticas. Considerando que los desastres naturales causan pérdidas económicas superiores a los 200 mil millones de dólares anuales, estos materiales se han convertido en la primera línea de defensa de nuestras ciudades.
Los silenciosos materiales inteligentes
Los materiales ahora cobran vida propia
Los materiales avanzados están transformando nuestra comprensión de lo que significa construir para durar.
Hoy día, por ejemplo, han fabricado un concreto que puede detectar grietas microscópicas y autorepararse inmediatamente, o fibras que se vuelven más fuertes cuando se someten a mayor presión a la de su diseño. Por ejemplo, el Hormigón de Ultra Alto Rendimiento (UHPC) por sus siglas en inglés, ofrece resistencia y durabilidad, más que el hormigón convencional.
Otro ejemplo que se puede citar, es que los polímeros están revolucionando desde los aerogeles industriales hasta los implantes biomédicos. También, desde plásticos de uso diario hasta estructuras moleculares avanzadas, los polímeros pueden ser tan naturales como el ADN, o sintéticos como el teflón. Se agrupan por su origen, estructura y comportamiento térmico. Y, por otro lado, la industria energética ya explora superficies autolimpiantes, revestimientos anticorrosivos y aislantes térmicos inteligentes. Todos basados en macromoléculas avanzadas.
Cualquiera puede pensar que eso se está inventado en el imaginario y que es una gran mentira; pero estos no son conceptos futuristas, sino realidades tangibles que ya están protegiendo nuestras infraestructuras más importantes.
Para muestra un botón, y pongamos el caso ya público y notorio: El mercado global de materiales autoreparables experimentó un crecimiento explosivo, alcanzando los 2.8 mil millones de dólares en 2024 y proyectándose hacia los 17.49 mil millones para 2033, con una tasa de crecimiento anual del 22.6% (Straits Research, 2024).
Esta cifra no es solo un número en un reporte financiero; representa miles de millones de dólares invertidos en tecnología que puede salvar vidas y proteger economías enteras. Por eso también el factor de impacto de materiales avanzados va exponencial y sustancialmente creciendo en los artículos de revistas especializadas en esta innovación de los materiales, y día a día las consultas y citas de esas investigaciones están a la orden del día.
Un concreto ligero, resistente y que se repara solo
El concreto autoreparable representa quizás el avance más significativo en materiales de construcción desde la invención del concreto romano y el cemento Portland. Con un valor de mercado que pasó de 29.4 mil millones de dólares en 2023 a una proyección de 254.97 mil millones para 2033, este material está experimentando un crecimiento anual del 28.7% (Precedenceresearch.com, 2025). Más allá de las cifras, ¿qué significa esto para nuestras ciudades? Sin duda, una tendencia a su uso por la economía que representa en el largo plazo.
Este material funciona incorporando bacterias especializadas o cápsulas microscópicas que se activan cuando aparecen grietas. Cuando una estructura sufre daños menores, como se puede apreciar en la figura 1, las bacterias se activan para sellar las grietas impulsando la autocuración del hormigón.
Pero ahora también el hormigón tiene plástico reciclado y es más resistente. ¿Cómo funciona? El Coviax es una de las propuestas que está aplicándose para la construcción de losas de concreto en la que se incorporan esferas de plástico reciclado en el hormigón, para aligerar el peso sin comprometer su resistencia. Es un diseño optimizado que distribuye mejor las cargas y lo hace ideal para edificios altos, puentes y estructuras que necesitan ser más ligeras y resistentes.
La nanotecnología, por su parte, está revolucionando los materiales de construcción al permitir modificaciones a nivel molecular. Los nanotubos de carbono, por ejemplo, pueden hacer que el concreto sea hasta 10 veces más resistente que las formulaciones tradicionales, mientras que las nanopartículas pueden crear superficies autolimpiantes y resistentes a la corrosión.
El costo real de no invertir en resistencia
Números que nos hacen reflexionar
Evaluemos las estadísticas sobre el costo de los desastres naturales. Son impactantes. Los eventos catastróficos más recientes en el mundo han resultado un desastre con pérdidas económicas estimadas en más de 200 mil millones de dólares, paralizando infraestructuras críticas y disrumpiendo operaciones comerciales en diversos sectores (Swiss Re Institute, 2024). Para poner esto en perspectiva de lo que sería una política de Estado desde el punto de vista sociocultural, esta cantidad podría financiar la construcción de cientos de miles de viviendas o la modernización completa de sistemas de transporte en ciudades enteras.
Pero aquí viene lo realmente interesante: cada dólar invertido en resistencia y preparación ahorra a las comunidades 13 dólares en costos post-desastre, mientras que cada dólar invertido en hacer la infraestructura resistente a desastres ahorra 4 dólares en reconstrucción (UNDRR, 2023). Es matemática simple pero efectiva: invertir en prevención es mucho más inteligente que pagar por reparaciones después del desastre.
La diferencia de una inversión que preocupa
Los Estados Unidos necesitan una inversión total de 9.1 billones de dólares en las 18 categorías de infraestructura evaluadas para alcanzar un estado de buena reparación (Webuild Value, 2025). El que escuche esta cifra le podrá parecer astronómica, pero considerémosla como una inversión en nuestras ciudades futuras. El plan de mitigación de inundaciones de Texas, valorado en 54.5 mil millones de dólares, enfrenta una brecha de financiamiento de 44 mil millones, lo que resalta el papel de las alianzas público-privadas (Infrastructure Solutions, 2024).
| Tipo de inversión | Monto (Miles de millones USD) | Retorno de inversión |
|---|---|---|
| Resistencia y preparación | 1 | 13:1 en ahorro post-desastre |
| Infraestructura resistente | 1 | 4:1 en reconstrucción |
| Plan Texas (inundaciones) | 54.5 | Brecha de 44 mil millones |
| Necesidad total EE.UU. | 9,100 | Infraestructura en buen estado |
Tecnologías e innovaciones disruptivas
Polímeros reforzados con fibra
Una de las innovaciones que tiene alta demanda en la industria son los polímeros reforzados con fibra (FRP). Ellos son producto de la combinación de la ligereza de los plásticos con la resistencia del acero y pueden soportar fuerzas extremas mientras mantienen flexibilidad. Esto mejora las propiedades mecánicas y son especialmente valiosos en zonas sísmicas, por su relación resistencia-peso, donde la capacidad de absorber y distribuir energía puede marcar la diferencia entre un edificio que permanece en pie y uno que colapsa.
Los hay clasificados de la siguiente manera:
- Con fibra de vidrio: utilizado regularmente en tanques de plástico, carrocerías de vehículo y tuberías.
- Con fibra de carbono: para la industria aeroespacial, equipos deportivos y chasis de vehículos y prótesis médicas y
- Con fibras de aramida: se utilizan para chalecos antibalas, equipos de protección y cuerdas de alto rendimiento.
Actualmente, se está validando esta tecnología desde el punto de vista constructivo, a partir del estudio de un puente reforzado con material FRP en construcción. A continuación, en la Figura 2, se muestra la adopción y la implementación de barras de refuerzo de FRP, y el vaciado en la sección del tablero con refuerzo FRP ya instalado.
Materiales de cambio de fase y memoria de forma
Lo que menos imaginábamos ahora lo conocemos, gracias a las investigaciones y desarrollo sobre los materiales funcionales avanzados. En ese sentido, estos materiales se distinguen por tener propiedades y características que van más allá de las estructuralmente básicas. Y es que estos materiales funcionales avanzados se clasifican según su tipo y función.
Es así que tenemos, entonces, materiales con memoria de forma, que pueden «recordar» su configuración original y volver a ella después de ser deformados, como las aleaciones de Níquel-Titanio (NiTi), utilizadas en stents médicos que se expanden dentro del cuerpo y en alambres de ortodoncia que se enderezan con el calor corporal.
Asimismo, los materiales piezoeléctricos generan una carga eléctrica cuando se les aplica una presión mecánica (efecto piezoeléctrico directo) y, a la inversa, se deforman cuando se les aplica un campo eléctrico (efecto piezoeléctrico inverso). Esto lo vemos en el cuarzo y cerámicas especiales, que son usados en encendedores de gas, sensores de presión, transductores de ultrasonidos y en la generación de energía a partir de vibraciones.
Una categoría amplia que incluye materiales que cambian una o más de sus propiedades de forma controlable en respuesta a estímulos externos son los “Smart materials” o materiales inteligentes que podemos apreciarlos en los recubrimientos autorreparables (self-healing) en pinturas o polímeros que pueden «curar» pequeños rasguños o fisuras por sí mismos, prolongando la vida útil del producto.
Y quizá nos hemos preguntado en alguna ocasión por qué nuestras tazas donde acostumbramos a tomar café o té cambian de color. Pues eso es gracias a un material tanto en la cerámica como en la pintura y a eso se le denomina material termocrómico. Que son distintos a los cromógenos que también cambian de color, pero en respuesta a la luz o a la electricidad.
Y finalmente están los Nanomateriales, aquellos que tienen al menos una dimensión en la escala nanométrica (1 a 100 nanómetros). A esta escala, las propiedades del material cambian drásticamente, como las del grafeno, conocido por su alta conductividad eléctrica y térmica, resistencia y ligereza, utilizado en electrónica flexible, baterías y sensores. O los Nanotubos de carbono que también se utilizan en materiales compuestos para aumentar la resistencia y en la electrónica para fabricar transistores más pequeños.
Desafíos y oportunidades del futuro inmediato
El futuro siempre nos presenta desafíos y opciones de cambio que no todas las veces podemos entender, comprender y aceptar. Sin embargo, a medida que la tierra gira y el mundo avanza, innovaciones como este tipo de materiales enfrentan varios desafíos. Como ya se ha dicho, los costos de inversión pueden ser significativamente más altos que la de los materiales tradicionales, y para ello se requiere una visión a largo plazo porque no es fácil justificar este tipo de inversiones y proyectos en presupuestos públicos limitados y en ocasiones, hasta reconducidos.
Además, se suma a esto la capacitación de profesionales que necesitan actualizar sus conocimientos para aprovechar al máximo el uso y aplicación de estos nuevos materiales. En ese sentido, las instituciones educativas deben adaptar sus currículos a estas tecnologías emergentes para los nuevos ingenieros, arquitectos y técnicos.
Es necesario asumir una posición sensata y reconocer que las alianzas público-privadas son la solución más viable para conseguir los financiamientos requeridos. Los gobiernos, laboratorios y universidades son los entes y organismos que institucionalmente pueden proporcionar el marco regulatorio y las garantías necesarias, mientras que el sector privado con sus empresas y corporaciones pueden aportar capital e innovación.
Conclusiones
De los materiales avanzados todavía falta por conocer más sobre ellos, porque representan mucho más que una innovación técnica; son una inversión estratégica en la seguridad y prosperidad de nuestras ciudades futuras. Aquellas que hoy las adopten estarán mejor preparadas para enfrentar los desafíos del mañana, desde eventos climáticos más extremos hasta posibles amenazas de seguridad.
En este caso la pregunta no es si debemos invertir en materiales avanzados para nuestras infraestructuras críticas, sino qué tan rápido podemos hacerlo. Porque cada día que pasa sin implementar estas tecnologías es un día propenso a ser más vulnerables de lo necesario. El futuro de nuestras ciudades resilientes comienza con las decisiones que tomamos hoy.
Referencias
- Infrastructure Solutions. (2024, marzo 24). How to Raise the Grade. Infrastructure Report Card. https://infrastructurereportcard.org/solutions/
- Precedenceresearch.com. (2025, febrero 14). Self-healing concrete market size to hit USD 1376.31 Bn by 2034. Precedence Research. https://www.precedenceresearch.com/self-healing-concrete-market
- Straits Research. (2024). Self-healing concrete market report industry growth, trends, and forecast analysis by 2033. https://straitsresearch.com/report/self-healing-concrete-market
- Straits Research. (2024). Self-healing materials market size, share and forecast to 2033. https://straitsresearch.com/report/self-healing-materials-market
- Swiss Re Institute. (2024, octubre 3). Beyond broken infrastructure – the cascading effects of natural catastrophes. Swiss Re. https://www.swissre.com/institute/research/sonar/sonar2024/beyond-broken-infrastructure.html
- UNDRR. (2023, mayo 12). Our impact. United Nations Office for Disaster Risk Reduction. https://www.undrr.org/our-work/our-impact
- Webuild Value. (2025, abril 9). U.S. infrastructure needs $9 trillion against natural disasters. We Build Value. https://www.webuildvalue.com/en/infrastructure/us-infrastructure-resilience.html
