Nuevos materiales para nuevas necesidades Unidad 7.

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1 Nuevos materiales para nuevas necesidades Unidad 7

2 1 7.1. Definición y clasificación de materiales Según su procedencia se clasifican en: Materiales naturales: Se pueden obtener directamente del medio mediante técnicas que no implican la transformación de su naturaleza primaria. Materiales transformados: sufren algún tipo de elaboración o manufactura previa a su utilización. Materiales sintéticos: son fabricados de forma artificial por el ser humano a través de procesos químicos industriales. Las propiedades a tener en cuenta a la hora de analizar un material son: técnicas ópticas sensoriales químicas mecánicas eléctricas Agrupando algunas de estas propiedades, un material sólido se puede clasificar como: Metálico Cerámico Polímeros (plásticos)Materiales compuestos (composites) Los materiales son sustancias (elementos o componentes) que nos permiten fabricar objetos.

3 2 7.2. Materiales con historia La evolución de las sociedades humanas ha estado ligada al desarrollo de nuevos materiales. Todo natural: piedra y madera Paleolítico: fabricación de los primeros utensilios en cuarcita, sílex, madera, cuero y fibras vegetales. Neolítico: descubrimiento de la cerámica y posterior fundición de metales. Los metales (Edad de los metales): cobre, bronce, hierro… proceso de metalurgia más desarrollado (extracción y tratamiento). Materiales de la energía: petróleo y carbón Utilizados desde la Antigüedad. El carbón se convirtió en un elemento estratégico durante la Revolución Industrial. Los usos actuales del carbón son producción de electricidad y acero, y fabricación de cemento. El petróleo sustituyó al carbón como principal fuente de energía primaria en la segunda mitad del siglo XX. Se utiliza en la actualidad para fabricar combustible, cremas y vaselinas, materia prima de plásticos y asfalto para carreteras.

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5 4 7.2. Materiales con historia La era del plástico Los plásticos o polímeros sintéticos son materiales orgánicos constituidos por largas cadenas de unidades repetidas (monómeros) formadas principalmente por átomos de carbono e hidrógeno. La humanidad lo ha utilizado durante milenios en forma de algodón, seda, etc. En el siglo xx, los químicos lograron imitar estos compuestos obteniendo en el laboratorio polímeros sintéticos o plásticos a partir de metano, etileno, propileno, butileno, benceno, tolueno y otros derivados del petróleo. Propiedad característica: elásticos y fácilmente moldeables, resistencia a la corrosión y bajo pesoamplio uso. Nuevos plásticos muy prometedores: Los bioplásticos: hechos a base de recursos naturales renovables y generalmente biodegradables. Los plásticos conductores de la electricidad: fabricados añadiendo una delgada lámina de metal al polímero.

6 5 7.3. Los materiales del siglo XXI Materiales de las nuevas tecnologías Extracción costosa y compleja que, a menudo, causa problemas al medio ambiente: Materiales en camino El grafeno y el siliceno pueden llegar a tener interesantes aplicaciones en la industria fotovoltaica, para la fabricación de baterías, en la industria aeronáutica, en electrónica, etc. y son menos contaminantes. Aluminio Resiste a la corrosión y es ligero. Se utiliza para la fabricación de latas de conservas, ventanas, vehículos, bicicletas, etc. Silicio Salvo que sea sometido a determinadas condiciones de calor, luz o carga eléctrica, es semiconductor (no conduce la electricidad). Se utiliza para los componentes electrónicos (LEDs, memorias, etc.). Coltán Resistencia a la corrosión y la capacidad de soportar altísimas temperaturas (ultrarrefractarios). Sus dos minerales (columbita y tantalita) contienen elementos imprescindibles para el desarrollo de los modernos dispositivos electrónicos. Litio El más ligero de los materiales. Se utiliza para las baterías recargables de los móviles, los ordenadores portátiles y también de los coches eléctricos.

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8 7.4. El ciclo de los materiales 7 Los materiales actuales dependen de los recursos naturales existentes en nuestro planeta y deben ser sometidos a un proceso de transformación. actividad altamente impactante: coste económico repercusión negativa para el medio ambiente El denominado Análisis del Ciclo de Vida (ACV) estudia el impacto de un material o producto sobre el medio ambiente desde que se obtienen las materias primas hasta el momento en que se desecha. Por eso también se conoce como análisis «de la cuna a la tumba». El ciclo de un material puede acabar de varias maneras: Desecho y acumulación en vertederos. Biodegradación que le permite regresar al ciclo natural. Reciclaje y reutilización para formar parte de un nuevo ciclo productivo.

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10 9 7.4. El ciclo de los materiales Extracción Transformación Consumo Repercusión Localización Ventajas: Desarrollo económico e industrial de la sociedad Beneficios para la vida y el desarrollo de la humanidad … Inconvenientes: Agotamiento de los recursos Gasto desmedido de una sociedad de consumo Aumento de los residuos … IMPORTANTE: USO Y CONSUMO RESPONSABLE

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13 12 7.5. Los materiales que vienen Desafíos de cara al futuro: Minimizar los costes medioambientales, sociales y económicos de los materiales que utilizamos. Los materiales inteligentes, también llamados activos, son aquellos capaces de reaccionar a los estímulos externos físicos o químicos, de forma reversible y controlable, modificando sus propiedades. Innovación Fabricar materiales más ligeros. Reducir los costes de fabricación. Eliminar los componentes contaminantes o tóxicos. Utilizar materiales biodegradables. Facilitar tanto el reciclaje como la reutilización. Optimizar los diferentes procesos de fabricación. Disminuir el gasto en materia prima. Retos Conseguir fuentes de energía sostenible, inagotable y barata. Conocer, manipular y controlar la materia en su escala más pequeña. Conseguir materiales que se adapten a diferentes condiciones externas.

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