MATERIALES: CLASIFICACIÓN Sustancias que nos permiten fabricar objetos. Tipos: Naturales: Se obtienen directamente del medio ambiente sin transformación.

Presentación del tema: "MATERIALES: CLASIFICACIÓN Sustancias que nos permiten fabricar objetos. Tipos: Naturales: Se obtienen directamente del medio ambiente sin transformación."— Transcripción de la presentación:

1

2

3

4 MATERIALES: CLASIFICACIÓN
Sustancias que nos permiten fabricar objetos. Tipos: Naturales: Se obtienen directamente del medio ambiente sin transformación de su naturaleza primaria: madera, rocas, algodón, lana, resinas… Transformados: Sufren algún tipo de elaboración para su utilización: queroseno, papel, ovillo lana… Sintéticos : Fabricados de forma artificial por el hombre por procesos químicos industriales: 1860. Reciclados: Obtenidos a partir de objetos del mismo material pero transformado: vidrio, papel, acero…

5 5.- UN METAL NO ES PARA SIEMPRE
VENTAJAS DE LOS METALES Fáciles de combinar y formar aleaciones que potencian sus propiedades. Abundantes, rígidos y maleables. Conducen el calor y la electricidad. Maleable: “Yunque de sueños” Chillida INCONVENIENTES DE LOS METALES Se oxidan: vuelta al estado en la naturaleza La corrosión dependerá del material, de la forma y del ambiente en el que se encuentre. Pocos se encuentran en estado puro y lo normal es oxidado o con sulfuros. Acero fundido Gasto elevado en la conservación maquinaria

6 6.- CERÁMICA Materiales inorgánicos con baja ductilidad al contacto con fuerza, baja dureza (rayarse) y fragilidad (fácil rotura), pero alto punto de fusión. Tipos: Tradicional: Alfarería y construcción: Arcillas, limos Alta tecnología: Vidrios, superconductores como el YBa2Cu3O7 y material para componentes electrónicos. Condensador Antigua resistencia enmarcada en cerámica

7 7.- POLÍMEROS Macromoléculas formadas por monómeros Tipos:
Semisintéticos Macromoléculas formadas por monómeros Tipos: Naturales: Forma parte del ser vivo/produce Animal: Seda, queratina, quitina… Vegetal: Celulosa, almidón, ambar… Semisintéticos ó de transformación: Se obtienen por modificación química de los anteriores: caucho vulcanizado. Sintéticos: A partir de monómeros NO naturales: La mayoría de los plásticos. Vulcanizar: EBONITA Calentar caucho con Azufre y carbonato de plomo Ch. Goodyear 1839. Mayor dureza y elasticidad Sintéticos: componentes del cicle Fruto del algodón: Casi 100 % de celulosa: Macromolécula de glucosa

8 POLÍMEROS SEMISINTÉTICOS
A SEMISINTÉTICOS Ya se conocía el vulcanizado del caucho (1839). Se buscaba una sustancia semisintética más barata. Trabajando con nitrocelulosa y aceite de ricino. Lo presentó y patentó en la Exposición Internacional de Londres y lo usó para peines, cajas, plumas, mangos Era opaco, flexible, resistente al agua, coloreable y de fácil trabajo como los metales. Resultó ser más caro y de baja calidad. ¿ Vendió la patente a Hyatt? Alexander Parkes Exposición Internacional (Londres 1862) dónde se presentó la parkesina

9 DESCUBRIMIENTO DEL PLÁSTICO
Primer plástico sintético termoestable a partir del fenol y del formaldehido. Era un plástico duro, resistente a la temperatura, al agua y disolventes. Además no conducía la electricidad. Colaboró en el gran desarrollo en la industria eléctrica, la telefonía y en la del radio, se usó para fabricar los armazones. Se le sigue usando para los mangos de las cacerolas que en las cocinas se exponen al fuego. En 1909 el belga Leo Baekeland sintetizó la bakelita

10 8.- MATERIALES: COMPOSITES
Composites: Materiales formados por dos compuestos diferentes que no reaccionan entre si y sus propiedades difieren a las de sus integrantes. Elemento resistente le proporciona fuerza y la matriz los une Tapial: Barro y paja Fibras de plástico y titanio.

11 EJEMPLOS DE COMPOSITES
Egipcios con tapial y adobe (arcilla y paja) Palacio de Ebla en Siria 3000 a.C. con tapial Casas en pueblo de Castilla con tapial y adobe Pueblo iraní. Casas en tapial

12 COMPOSITES EN ESTRUCTURAS
Además de hormigón, vidrio y polímeros orgánicos se usa los COMPOSITES: Son materiales compuestos que presentan propiedades diferentes al de sus elementos: una matriz homogénea de resina. Material reforzante o resistente: fibras de vidrio, carbono o mallas metálicas. Composite tipo sandwich: Vidrios de seguridad Dos capas duras de vidrio externas Una capa interna de plástico Raqueta de tenis fibra de carbono Piscina construida con fibra de vidrio

13 MATERIALES: PROPIEDADES
Térmicas: Conducción del calor, acumulación.. Ópticas: Transparencia, opacidad respecto a la luz Sensoriales : Efecto en los sentidos: brillo, color, textura, forma, suavidad… Químicas: Comportamiento al mezclarse con otras: resistencia a la erosión, corrosión. Mecánicas: Reacción a las fuerzas: elasticidad, rotura, dureza… Eléctricas: Comportamiento ante un campo eléctrico: Conductividad

14 EVOLUCIÓN MATERIALES EN LA HISTORIA DE LA HUMANIDAD
1: Piedra: Caza y para obtener tejidos: años mínimo 2: Cerámica: Arcilla con aumento de la población: Neol. 3: Cobre: Conoce el fuego y funde : Joyas; 6700 a.C. 4: Bronce: Mezcla el Cu y Sn con madera y carbón. Armas 3000 a.C. 5: Hierro: Hititas y hornos cerrados: 1500 a.C. Caldero de Bronce Fundición del hierro Fundición de cobre en el antiguo Egipcio P Cu B Fe

15 MATERIALES DEL SIGLO XXI
DE LAS NUEVAS TECNOLOGÍAS: Aluminio: Ya estudiado anteriormente y muy usado en cocinas, latas, ventanas, vehículos, bicicletas… Silicio: Paleolítico como sílex, pero al ser un semiconductor es el más usado en los TIC (Tecnologías de la Información y Comunicación) Coltán: Columbita (Niobio) y Tántalo: Telefonía móvil. Miniaturización de la tecnología. Litio: Su extracción causa problemas medioambien-tales. Baterías recargables y coches eléctricos.

16 CONTROL DE LOS RECURSOS
GUERRA CIVIL EN EL CONGO 4 millones de personas mueren y otros tantos emigran hacia Uganda ( ) No es por luchas étnicas o de poder, es por el control de las mejores reservas de coltán. El COLTAN son dos minerales en granito: COLumbita: Óxido de Niobio (Nb2O6) TANtalita: Óxido de tántalo (Ta2O6) Con el Niobio se fabrican imanes de alto poder magnético: Disco duro ordenadores. Con el Tántalo se fabrican condensadores muy pequeños para móviles, consolas,GPS. Explotación vergonzante en Congo. Australia principal productor

17 LOS NANOTUBOS Descubiertos por Sumio Iijima en 1991.
Son láminas de grafito enrolladas en forma de tubos. Pueden ser abiertos o cerrados. El cierre es similar a la mitad de un fullereno. Son las fibras más fuertes que se conocen, como 50 veces más fuerte que el acero. Conducen la corriente eléctrica cientos de veces más eficazmente que los cables de Cu Aplicaciones: Electrónica: transistores, nanocircuitos… Pilas de combustibles. Memorias baratas y resistentes. Sensores químicos, térmicos, electromag Medicina: Prótesis, biosensores, fármacos, diagnóstico: escaner, resonancia magnética Transistores de nanotubos a: diamante, b: grafito, c: diamante hexagonal, d:fullereno C60, e: fulereno C540, f: fulereno C70, g: carbono amorfo, h: nanotubo Shewanella produce nanotubos de As y Se

18 EL CICLO DE LOS MATERIALES: ACV
Con el desarrollo tecnológico aumentan las necesidades de materiales procedentes de recursos naturales Desarrollar nuevas técnicas para aprovechar mejor los recursos naturales y los procesos de transformación. Necesario invertir en INVESTIGACIÓN ya que es muy impactante la actual extracción, transporte y fabricación ACV: Análisis del ciclo de vida de un material que estudia el impacto desde que se extrae, transporta, transforma y se desecha. Ejemplo del papel: tala, pasta, blanqueo... Finaliza ACV: Vertederos o biodegradación o reciclaje y reutilización “Un pequeño paso para el hombre y un salto gigante para la humanidad” ISS: Estación Espacial Internacional a la que diferentes expediciones añaden módulos

19 REPARTO RIQUEZA EN EL MUNDO
Mapas “Worldmapper “ proyectos de representar la justicia social en el mundo

20 LOCALIZACIÓN, EXTRACCIÓN Y TRANSFORMACIÓN DE LOS RECURSOS
Distribución desigual de los recursos en el planeta sobre todo de los minerales y de ellos depende la riqueza de un país. Si los costes de extracción y transporte son mayores que beneficios no es rentable. Comercio irregular de materias primas y sin relación con el desarrollo económico de la zona: Guerra por el control de los recursos. Congo y Japón: Coltan. Productos de usar y tirar: Agotamiento de recursos, aumento excesivo de residuos y de energía: “Consumismo”. Productos globales Sierra Leona: diamantes

21 REPERCUSIONES EN EL MUNDO GLOBAL
Aumento de la calidad de vida de todos por la aparición y desarrollo de nuevos materiales. Mejoras en las comunicaciones y en la salud Inconvenientes: A)Relativos al ciclo de vida de los materiales Deforestación, destrucción de ecosistemas… Gasto energético elevado, contaminación… Agotamiento de recursos. Acumulación de tóxicos. B)Relativos a la naturaleza de los materiales Disruptores metabólicos, radioactivos, Hg, Pb, As y Cd Mercurio

22 POLÍMEROS SINTÉTICOS Los más usados son los PLÁSTICOS Tipos:
Termoplásticos: Formados por cadenas largas lineales. Se ablandan con el calor y es posible fundirlos ya que al calentarse pasan a fase líquida sin sufrir transformaciones químicas y después se vuelven a moldear por lo que son fácilmente reciclables. Ejemplos: Polietileno, teflón, nylon PVC, PET.. Polietileno

23 POLÍMEROS SINTÉTICOS Los más usados son los PLÁSTICOS Tipos: Termoestables: Formados por cadenas reticuladas que se degradan con el calor. No se pueden remoldear ya que al enfriarse dan lugar a un material quebradizo y rígido. No se reciclan. Ejemplos: Epoxi, poliuretano, baquelita, melamina Termoestables

24 MINIDICCIONARIO DE LOS PLÁSTICOS
Melamina: Compuesto que reacciona con formaldehido. Adulteración alimentos. Poliuretano: Con dos formas: flexible (espuma) y rígida para construcción. También en fibra (Lycra). Resina de poliester: para tuberías y pinturas anticorrosivas. Proceso de Inyección del plástico Vajillas infantiles elaboradas con melamina Espuma, y lycra de poliuretano

25 POLÍMEROS SINTÉTICOS Los más usados son los PLÁSTICOS Tipos:
Elastómeros: Formados por cadenas lineales unidas y enrolladas entre sí. Sólo se pueden fundir una vez, pero tienen un elevado grado de elasticidad y adherencia. Son flexibles a bajas temperaturas. Ejemplos: Caucho, neopreno, silicona Neopreno: Policloropreno. Usado en submarinismo, aislamiento eléctrico, botas de pesca, fundas... Cultivo de Hevea, para producir látex

26 LAS SILICONAS Polímero de silicio. Tipo de ELASTÓMERO o polímero elástico (caucho y neopreno). Puede ser líquida, semisólida ó sólida, dependiendo de su polimerización y peso molecular Estables a cambios de temperatura y resistentes a la humedad (Impermeabilizante). Lubricante, adhesivo y prótesis de articulaciones y de válvulas cardíacas e implantes de mamas. F.S. Kipping: sintetizó la silicona en 1904…¿? Monómero de la silicona Bota de Silicona de Neil Armstrong en 1969 Mamoplastia de silicona

27

28

29 CONTAMINACIÓN DE LOS PLÁSTICOS

30 NANOTECNOLOGÍA: APLICACIONES DE LA NANOCIENCIA

31 APLICACIONES EN MATERIALES
YA EN EL MERCADO: - Cosméticos: Bañador Speedo LZR Racer: De Neopreno-poliuretano superfino y con costuras por ultrasonido - Tejidos: - Material deportivo: - Óptica: Gafas que no se rayan Limpiaparabrisas sin escobillas: Cuatro capas y autolimpiable

32 APLICACIONES EN MATERIALES
EN DESARROLLO: Nanopartículas: Biosensores Remediación Nanopartículas capaces de detectar hormonas o de rodear a las moléculas de petróleo Nanorrobots: Destrucción tumores Destrucción ateromas Nanorrobots: Son ilustraciones, proyectos y aún en la mente de los técnicos

33 APLICACIONES EN ELECTRÓNICA
YA EN EL MERCADO: Cabeza lectora de discos duros. Tarjetas de memoria Memoria racetrack EN DESARROLLO: - Ordenador de ADN - Mayor capacidad de discos duros. Las hojas planas de carbono ultrafinas (grafeno) son las empleadas en electrónica ya que los electrones se mueven a velocidades muy altas, hasta 4 veces mayores que en silicio.

34

35 APLICACIONES EN MEDICINA
LIBERACIÓN DE FÁRMACOS: Tratamiento de tumores Dendrímeros Nanopartículas de oro se unen a las células cancerígenas y brillan Los dendrímeros son nanopartículas transportadores de quimioterapía específica contra el cáncer

36 APLICACIONES EN MEDICINA
REGENERACIÓN DE TEJIDOS: Reconstrucción muscular Regeneración de piel, cartílago y huesos Músculo artificial de nanotubos de C Células de la piel crecen sobre material perforado HYAFF Nanomateriales que sirven de soporte a las células y tejidos en crecimiento. Estos moldes colonizados se implantarán en el paciente y serán reemplazados por tejido normal con vasos y nervios

37 APLICACIONES EN MEDICINA
DIAGNÓSTICO TEMPRANO DE ENFERMEDADES: In vitro: 1.- Biosensores de cáncer 2.- Biochips: Ej de ADN Biosensor de moléculas// B. de ADN 3.- Lab on chip: En un mismo chip existe una ingente cantidad de pruebas Laboratorio en un chip que permite con muestras microscópicas purificar, almacenar, mezclar, analizar y detectar enfermedades con ahorro de tiempo, trabajo, reactivos y dinero

38 APLICACIONES EN ENERGÍA
1.- CÉLULAS SOLARES: Material fotovoltaico que se impregna como pintura 2.- BATERIAS DE LARGA DURACIÓN: Nanobatería de celulosa y nanotubos de C 3.- NANOCÉLULAS DE COMBUSTIÓN: Nanopartículas fotosintéticas de óxido de titanio que convierten la energía luminosa en eléctrica

39 APLICACIONES EN ENERGÍA
4.- LÁMPARAS L.E.D. (Light Emitting Diode): - Mayor duración (8 años) - Mayor eficiencia (rendimiento 90%) - Mayor ahorro energético - Uso ideal en semáforos: luz brillante El color depende del semiconductor que se usó en su construcción Dispositivo semiconductor que emite luz cuando circula por él una corriente eléctrica (electroluminiscencia) El color puede variar desde el ultravioleta-visible-infrarrojo Torre Agbar Barcelona