Guión explicativo para el empleo del material.

Presentación del tema: "Guión explicativo para el empleo del material."— Transcripción de la presentación:

1 Guión explicativo para el empleo del material.
Unidad temática y contenido: Unidad 3. Que el alumno conozca acerca de los materiales .Aleaciones Tema: Aerogel. Estructura, propiedades y aplicaciones. JUSTIFICACIÓN ACADÉMICA: El presente material está realizado en función de las características de la unidad de aprendizaje, la unidad temática y el contenido de la misma. Se presentan diapositivas con textos e imágenes alusivas al desarrollo de la unidad de aprendizaje abordando los conceptos generales del aerogel y la naturaleza del mismo. SECUENCIA: 1.- Aerogel. Concepto 2.- Tipos de aerogeles 3.- Tecnología 4.- Síntesis 5.- Xerogeles 6.- Estructura, 7.- Propiedades 8.- Aplicaciones 9.-Proveedores 10.- Aplicación en la industria 11.-Otras soluciones

2 Guión explicativo para el empleo del material.
SECUENCIA: El material debe exponerse a lo largo de una secuencia de intervenciones del docente y participaciones de los discentes, realizando puntuales observaciones acerca del desarrollo del aerogel y tipos de aerogeles, así como su vinculación con el desarrollo del ser humano. Se establece una secuencia de varias diapositivas hablando de lo que son los conceptos generales del aerogel y su naturaleza, vinculado al desarrollo del ser humano y los usuarios. Se hace mención del aerogel, tipos de aerogeles, tecnología, síntesis, preparación, xerogeles, estructura, propiedades, aplicaciones, proveedores, aplicación en la industria, otras soluciones. Se requiere microsoft office y microsoft power point.

3 Universidad Autónoma del Estado de México
Universidad Autónoma del Estado de México. CU UAEM Zumpango Unidad de Aprendizaje: Nuevos materiales Licenciatura en Diseño Industrial Semestre: 7º Unidad temática y contenido: Unidad 3. Que el alumno conozca acerca de los materiales .Aleaciones Tema: Aerogel. Estructura, propiedades y aplicaciones. Responsable: Jorge Eduardo Zarur Cortés

4 ¿Qué son los Aerogeles? Son sólidos nanoestructurados de poros abiertos fabricados a través de la tecnología sol-gel.

5 Tecnología sol-gel La tecnología sol-gel es una reacción química, donde un líquido se condensa hasta formar un sólido. Es un proceso muy parecido a la formación de la gelatina, pasando del estado líquido y después de un tiempo se solidifica.

6 Tecnología sol-gel A través de esta técnica se obtienen vidrios a temperatura ambiente , aproximadamente a 20 grados centígrados a presión normal, generándose un vidrio rígido en cerca de 30 min. Ésta técnica permite incorporar sustancias orgánicas e inorgánicas en la formación de la red vidriosa, pues está es altamente porosa.

7

8 Tipos de aerogeles -Óxidos (Quarzo, Titanio, Zirconia. Mezcla de óxidos) -Polímeros (Resorcina, Melamina-Formaldehído) -Carbón (pyrolysed Polímero) -Celulosa, almidón, alginatos. -Otros. Y casi cualquier otro que pueda ser gelado.

9

10

11 Síntesis de los aerogeles
Bajo la técnica del “proceso sol-gel” Pasos: 1.-Mezcla de químicos (alcóxidos, agua, alcohol, catalizador) 2.-Gelación (catalizador, temperatura, fluído) 3.-Secado 4.-Producto final.

12

13 Materiales de gran pureza basados en carbono.
Xerogeles. Materiales de gran pureza basados en carbono. Se puede diseñar una química superficial para adecuar una aplicación específica. Técnica: tratamientos post-síntesis o usando monómeros propios de partida incorporando los heteroátomos deseados (nitrógeno, metales, etc.)

14 Xerogeles. Se pueden obtener directamente con una forma final deseada o determinada por el usuario final, sin post-procesos ni adición de ligantes, ya sea en forma de monolito, polvo, granular, esferas.

15 Los xerogeles de carbono son materiales poliméricos.
Permiten diseñar sus propiedades en concordancia con su aplicación final a través del control de los diferentes parámetros de síntesis.

16 Xerogeles. Es posible entonces diseñar el tamaño de los meso/macroporos de manera independiente de la microporosidad y superficie específica, adecuando toda la textura porosa a la aplicación final.

17

18

19

20

21 Apariencia y estructura de la celulosa de los aerogeles
Las celulosas de los aerogeles son generalmente opacas y blanquecinas con densidades de alrededor de los kg/m3. Estructura: nanosentidos de microfibrillas. Aerogeles con: 0,5 %, 1,0 % ó 2,0 % de celulosa.

22 Propiedades de los aerogeles
Gran aislante térmico y acústico: Protege 39 veces más que cualquier fibra de vidrio. Industrialmente se emplea como aislante térmico en ventanas de edificios evitando pérdida de calor o de frío. Gran resistencia a altas y bajas temperaturas: Proteger de las llamas. Es un material de mucha transparencia.

23 Propiedades de los aerogeles
 Bajo índice de refracción: Con ésta propiedad no se distorsionan las cosas al ser observadas a través del aerogel. El sonido viaja a una velocidad muy baja: 100 m/s  Es ultra resistente: Soporta mil veces su propio peso, aunque su apariencia denote lo contrario.

24 Propiedades de los aerogeles
El aerogel de tipo translúcido: Los translúcidos permiten el paso de la radiación solar impidiendo que escape el calor, como es el caso de los vidrios. Capacidad de absorber líquidos: el aerogel puede absorber 900 veces su propio peso. Otros materiales, solo absorben 10 veces su propio peso. Material para la eliminar residuos: manchas de petróleo en el mar, plomo y el mercurio en el agua.

25 Propiedades de los aerogeles
Material a prueba de balas: Aerogeles sustentados en el titanio con 2 mm de grosor, detienen una bala. Hay pruebas para armaduras a prueba de bombas y explosivos, y para vehículos militares.  . Como islante térmico y del ruido en ventanas y paredes. . En revestimientos antirreflectantes.

26 Propiedades de los aerogeles
.Trajes que soportan altas y bajas temperaturas: Ropa y zapatos especiales para escaladores.  .Como contenedores para el combustible de las naves espaciales ultra ligeros y placas de revestimiento que soportan altas temperaturas para el reingreso de las naves espaciales a la atmósfera.  . Súper Condensadores.  .Como pigmentos: para tinta de la impresora.

27 Propiedades de los aerogeles
. Como componente de pasta de dientes.  . Como papel para conos de altavoces.  . Como aislante a través de almohadillas aislantes contra el calor de los ordenadores portátiles.  . Vasos reciclables que no contaminan al romperse, son disueltos en agua sin contaminar.

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37 .Company: Airglass (Schweden)
Proveedores Aerogel tiles .Company: Airglass (Schweden) Material: Sílice (precursor del TMOS: Methanol) Hidrofílico Secado hecho supercríticamente (methanol) Precio: tiles 10 x 10 x 1 inch ≈ 500 € granulado 1 L ≈ 150 €

38 Aerogel pieces & papers Company: Marke Tech (USA)
Proveedores Aerogel pieces & papers Company: Marke Tech (USA) Material: Sílice (TEOS:Methanol) Aerogel RF en piezas y papel Aerogel carbón (piezas y papel hidrofílico) Forma: pequeños azulejos y piezas Precio: piezas Random: 100 g ≈ 880 US$ tiles (4x8x0,5“) = 1228 US$

39 Company: Aspensystems (USA)
Proveedores Aerogel blankets Company: Aspensystems (USA) Material: fibre composite Aerogel-sílice en fibras poliméricas Aerogel-sílice en fibras de vidrio Superhidrofóbicas.

40 Aplicación a la industria
Sistemas de iluminación y difusores. Idea básica: gránulos de aerogel de transparentes a traslúsidos en la dispersión de luz en todas direcciones. Tecnología: tapar huecos con placas de granos de aerogel. Company: Cabot (brand name: Nanogel) in co-operation with window companies Efectos: a) Iluminación difusa en cuartos b) Aislamiento térmico

41 Aplicación a la industria
Aislamiento de tuberías por debajo del mar. Idea básica: Utilizar la baja conductividad térmica de los aerogeles. Desafíos: .Abrazo mecánico para cargas por debajo del mar con tuberías dobles (dinámicas y estáticas). .Altas temperaturas del crudo-> enfriamiento en su conducción. Alto tiempo de vida de servicio.

42 Concreto con Aerogel Es un compuesto hecho de Aerogel hidrofóbico granulado y una capa inorgánica/matriz/matriz de materiales de yeso o yeso-cemento con prestaciones de cambios técnicos.

43 Otras soluciones con el Aerogel
Páneles estructurales: Compuestos de PU-espumas o capas de estiroespumas con aerogel, con valor U=0.34, utilizado en escaparates.

44 Aplicaciones en la fundición
.Prueba de materiales en moldes necesitados para las necesidades del material. Moldes de materiales: arenas=prueba de arena metales = prueba permanente de moldes cerámicos = inversión en pruebas Carpetas usadas: aceites, polímeros (base fenol, poliuretano, resinas epoxy,...) Vidrio agua,... nueva: carpeta = RF Aerogel = AeroSand

45 Aerogel basado en aditivos
Idea básica: Mezclar los gránulos del aerogel con la fundición de arenas para mejorar una pieza de prueba y trabajo sin un frente. Utilización: Gran área de superficie Alta capacidad de absorción No mojarse con los metales

46 Aerogel basado en aditivos
Granulado de: Aerogel sílico (sc y ambiente seco) Aerogel RF Aerogel carbón Medida de la partícula: Ajuste de la medida del grano de arena Volumen de la fracciónn: ≤ 5 Vol.%

47 Referencias

48 Referencias