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 (Tec.Inf.Com) Coltán: Columbita (Niobio) y Tántalo: Telefonía móvil. Miniaturización de la tecnología. Litio: Su extracción causa problemas medioambientales. Baterías recargables y coches eléctricos

LA ERA DEL SILICIO A Sílice como el oxido más abundante en Geosfera. Desde la antigüedad se ha empleado para fabricar vidrios, porcelana y cemento. Actualmente con el Silicio se fabrican los microchips de la mayor parte de los aparatos electrónicos. Es un semiconductor: se comporta como aislante o como conductor dependiendo de su entorno. Se parte de Si puro de 15x 100 cm que se corta en lonchas de 0,25 mm (chips). Se fragmenta en cuadrados de 1 cm, donde se graban microscópicamente resistencias, condensadores y transistores que forman el circuito integrado Lonchas de silicio con microchips impresos Ópalo negro (SiO2) con luz reflejada en relámpagos

MATERIALES QUE VIENEN… GRAFENO: Doble enlace del Carbono Lámina de carbono de un átomo de grosor con estructura en panel de abeja y obtenido a partir del grafito. Premio Nobel a Geim y Novoselov que lo obtuvieron. Es el componente estructural básico del propio grafito, fullerenos ( 12 pentágonos) y nanotubos (cilindros de grafeno). SILICENO Láminas de silicio de un átomo de grosor con estructura en panel de abeja. Propiedades semejantes al anterior que lo puede sustituir si se desarrolla un proceso más barato para su obtención y utilización.

LOS FULLERENOS A Familia de nuevas formas del Carbono. Son la tercera forma más estable de moléculas de C tras el diamante y el grafito. Descubiertos por Kroto, Curl y Smalley (1985). El más conocido es la estructura esférica formada por 60 átomos de C o 12 pentágonos. Los fullerenos esféricos reciben a menudo el nombre de buckyesferas. Se pueden obtener muchas aplicaciones: Nuevos tipos de polímeros. Superconductores, estructuras con metales o con otros átomos atrapados dentro de los fullerenos. Catalizadores y productos farmacéuticos… R. Buckminster Fuller: Cúpulas geodésicas H. Kroto, R. Curl y R. Smalley: Nobel en 1996 Andre Geim y Konstantin Novoselov, nobel en 2010

¿DE QUÉ ESTÁ HECHO? Construcción de barcos, coches, aviones, satélites y naves espaciales de COMPOSITE: matriz y elemento reforzante Se pueden combinar distintos elementos reforzantes: titanio, fibra de vidrio o de carbono; ligeros, resistentes, de vida útil muy larga, y NO sufren corrosión. También diferentes tipos de plásticos Poliester ó nylon Politetrafluoroetileno Poliuretano

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

ALGUNOS MATERIALES: EL PAPEL A Procede de la celulosa existente en la madera. Se tritura la madera con agua a 200 º C. Se añade sosa, carbonato de calcio y sulfato de sodio para eliminar la lignina. Se obtiene una pulpa que se blanquea con Cl2 Se consolida con cola y caolín para flexibilizar y evitar hongos. Transformación en bobinas por mecanización Papiro Cyperus papirus

PROBLEMAS ASOCIADOS CON SU FABRICACIÓN A Necesidad de: Árboles: Talar y deforestar. Exceso de AGUA 200 m3 por Tn. Energía: 4% de la producida en España. Producción de contaminantes que vierten a ríos por el blanqueo: Cl S O3 CO2 Fabricación del papel Tala de bosques

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

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

CONTROL DE LOS RECURSOS GUERRA CIVIL EN EL CONGO 4 millones de personas mueren y otros tantos emigran hacia Uganda (1998-2003) No es por luchas étnicas o de poder, es por el control de las mejores reservas de coltan. 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

¿CÓMO SE LOCALIZAN LOS RECURSOS A 1: Teledetección: Por análisis del espectro electromagnético y observando desde el espacio. 2: Sondeos: Se tendrá en cuenta las propiedades específicas del material a localizar. 3: Diferentes estudios: Gravimétricos: Anomalías: Gas-petróleo Sismológicos: Pequeñas vibraciones Geo-radar: Ondas electromagnéticas de alta frecuencia: Metales y agua. Campo magnético terrestre: Metales, magnetita. Sondeo poca profundidad Geo-radares

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

MATERIALES QUE VIENEN Requisitos para la innovación en nuevos materiales: Ligeros y biodegradables Bajos costes de fabricación Eliminar los componentes tóxicos y contaminantes Facilitar el reciclaje y la reutilización Optimizar los diferentes procesos de fabricación. Disminuir el gasto de materia prima Deben colaborar en los retos de la sociedad moderna Fuentes de energía sostenible, inagotable y barata. Conocer, manipular y controlar los nanomateriales. Producir materiales que se adapten a diferentes condiciones externas. Mercurio

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