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Los Nuevos Materiales por Diego Albillos, Cristobal Blanco y Eduardo Campos

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by edcrdi cabaal on 11 May 2011

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Transcript of Los Nuevos Materiales por Diego Albillos, Cristobal Blanco y Eduardo Campos

LOS NUEVOS MATERIALES Una manera de organizar la materia:
El conocimiento de las propiedades de los elementos nos permite conseguir el material adecuado para cada propósito.
Esta información se recoge en la denominada tabla periódica de los elementos Ahora sabemos como se organizan los átomos con su nucleo de protones y neutrones y sus electornes girando alrededor. Conocemos su estructura atómica y tenemos las capacidades para crear nuevos elementos añadiendolos a la tabla Según la complejidad de la materia: Podemos encontrar: Elementos Químicos
Compuestos Químicos
Mezclas de Materiales. Aleaciones
Composites Elementos Químicos
Son las partículas que componen la materia
cada uno con una estructura y propiedades distintas Compuestos Químicos:
Son sustancias formadas a partir de atomos del mismo o de varios elementos que se juntan mediante enlaces para formar moléculas que presentan propiedades distintas a los originales y que además no se pueden separar por procesos físicos Mezclas de Materiales. Aleaciones
Son mezclas realizadas artificialmente con dos o mas elementos o compuestos químicos elaboradas con el fin de mejorar alguna propiedad física de los componentes + = Estaño Cobre Bonce Composites:
Son materiales compuestos por dos o mas materiales que tienen propiedades químicas o físicas muy diferentes y que juntos forman una sustancia con propiedades a su vez diferentes a las de los componentes por separado Paja Barro Adobe + = Obtención de los materiales: Naturales
Transformados
Artificiales/Sintéticos
Reciclados Naturales
Obtenidos de la naturaleza:
Madera, granito... Transformados
Se obtienen transformando algun material natural o mezclando varios: Papel Cemento Acero... Artificiales/Sintéticos
Se obtienen como productos de porcesos físicos o químicos: Plásticos fibras artificiales... Reciclados
se obtienen a partir del reciclaje de objetos del mismo material: Plásticos Metales... Ahora estudiaremos los 3 tipos materiales que han hecho posible el mundo tal y como lo conocemos hoy en día: Los polímeros, los metales y lla nanotecnología y sus aplicaciones con el carbono Los Metales La búsqueda de metales:

Los metales no se encuentran en estado puro en el naturaleza, se hallan en sustancias sólidas que se dan normalmente en la corteza terrestre compuestas al menos de un metal y un no metal a las que llamamaos minerales. Un mineral que contiene cantidad suficiente de metalcon interés económico recibe el nombre de mena. Son un recurso limitado no renonable y por eso gran cantidad de metal se obtiene de reciclaje y refinado de objetos que lo contienen. El metal puro se obtiene a partir de las menas correspondientes mediante una reacción química denominada reducción que puede provocarse tanto por calor como por electricidad Aplicaciones de los metales Contrucción: Debido a su gran resistencia y ligera flexibilidad son una de las mejores opciones a la hora de construir, tanto estructuras como todo tipo de maquinarias

Herramientas: Su resistencia dureza, resistencia y precisión los convierten en otra bueno opción para la fabricación de todo tipo de herramientas: Bisturies, destornilladores, sierras...

Condución: Su gran capacidad conductiva los convierte en ideales pala la fabricación de todo tipo de artefacto de finalidad conductiva como puedan ser: Cables, sartenes, disipadores de calor... Cualidades de los metales
Gran resistencia a todo tipo de fuerza.

Gran resiliencia (Capacidad de un material elástico para absorber y almacenar energía de deformación.) lo que les dota de flexibilidad.

Gran conductividad tanto térmica como eléctrica.

Gran Maleabilidad (se pueden hacer laminas de metal muy delgadas por deformacion)

Gran ductibilidad (capacidad de fabricar hilos muy finos.) Solo hay que mirar a nuestro alrrededor para darnos cuenta de la importancia que tienen en nuestra vida. Metales de gran relevancia Cabe resaltar el indudable avance en muchos campos provocados por el descubrimiento o el empleo de un metal en específico.

En la construccion:
El descubrimiento, el empleo y la fabricación del acero, una aleación de hierro junto con una pequeña parte de carbono que mejora las caracteristicas originales del hierro en gran medida.

El desarrollo de aleaciones resistentes a la oxidación y a la corrosión. (Por ejemplo añadidos al acero de cromo, molibdeno, volframio...)

En la conducción de energías:
El empleo generalizado del cobre como principal conductor de la corriente eléctrica y disipador de calor.

El descubrimiento y el empleo de semimetales (silicio, germanio...) los cuales cobran gran importancio sobre todo en la fabricación de componentes electrónicos como transistores, procesadores, diodos...

Y por ultimo... El mineral que ha revolucionado el mundo:
El descubrimiento y la explotación del coltán El coltán es una abreviatura para referirse a dos minerales la columbita (óxido de niobio) y la tantalita (óxido de tántalo) que suelen encontrarse juntos que suelen encontrarse juntos formando parte de diversos tipos de granito. De estos materiales se extrae el niobio y el tántalo.

El niobio se usa en la fabricación de imanes de alto nivel magnético y es la clave para el desarrollo de micromotores como los que utilizan discos duros, altavoces, y auriculares todos ellos cada vez más potentes y precisos, además tambien tiene aplicaciones en la industria aeroespacial y la médica.

El tántalo se emplea en la fabricación de condensadores y esta presente en cualquier aparato que tenga baterias recargables.

Estos dos metales son los principales responsable de que objetos que originalmente eran muy grandes vean reducido su tamaño hasta el actual como por ejemplo los mobiles.

El coltán como podemos observar es un mineral que ha logrado un gran avance en el campo de lo tecnológico, sin embargo... La cara oculta del coltán El coltan es un mineral muy escaso el cual se concentra casi al 100% en la República democratica del Congo.

Las luchas por el control de las zonas ricas en coltán ha provocado ya la muerte directa de unos cuatro millones de personas y el desplazamiento de muchas otras.
Las condiciones en las que se realiza la explotación minera acarrean problemas de todo tipo desde sanitarios, a la utilización de mano de obra en condiciones de semiesclavitud
Las consecuencias ambientales tambien se ven afectadas en la reducción de la fauna La nanotecnología Los Polímeros Los plásticos
Materiales que actualmente usamos bastante, la plasticidad es una propiedad en la que se les permite dar forma más fácilmente Composición de los plásticos
Los plásticos estan formados por una moléculas complejas llamados
polímeros, que a su vez estan formados por unos más pequeños llamados monómeros. El proceso para unir los monómeros se le llama polimerización.
Clasificación de los polímeros.
Los plásticos se clasifican según sus propiedades principalmente, en la tabla siguiente se ven los tipos El papel.
El papel es otro material que usamos bastante, se obtiene atraves de la celúlosa de las plantas (se usa debido a sus propiedades de flexibilidad y su capacidad de juntarse y formar láminas. Se produce atraves del siguiente dibujo. Problemas con el papel.
Hay una serie de problemas que causa al fabricar el papel que son:
-Deforestación (requiere bastantes arboles)
-Gran cantidad de agua (bastante para separar la celúlosa de la lignina)
-Bastante energía
- Contaminación de los rios http://www.fedisprove.org/datosweb/imagenes/residuos_plasticos.jpg Polietilen teleftalato. ( PET/PETE )
Propiedades:
-coste reducido
-procesarse por soplado,inyección
o extrusión.
-propiedades mecánicas
-barrera frente a los gases Polietileno de alta densidad (PEAD/HDPE)
Propiedades:
-Muy resistentes a la comprension,tensión y tracción
-Resiste bajas temperaturas
-Muy ligero Policloruro de vinilo (PVC)
Propiedades:
-Muy resistente y ligero
-Muy versátil
-Inerte (se usa en medicina)
-Se puede reciclar. Polietileno de baja densidad. (PEBD/LDPE)
Propiedades:
-Bajo coste
-Flexible,transparente y ligero
-No es tóxico
-Impermeable
-Fácil de procesar Polipropileno. (PP)
Propiedades:
-Ligeros
-Resistentes
-Transparentes
-Resiste elevadas temperaturas sin degradarse Poliestireno. (PS)
Propiedades:
-Bajo coste
-Buen aislante térmico y eléctrico
-Opaco o transparente
-Muy baja densidad Soluciones a los problema.
En el caso de la deforestación, se puede utilizar otros mate-
riales en vez de los arboles, como el cañamo o el lino, esto,
aparte de reducir la tala indiscriminada, haría reducir la canti-
dad de CO2.
En el consumo, se pueden usar ciclos cerrados.Con depuradoras
que limpían el agua usada.
Y en el consumo de energia, pues reciclando papel. La nanotecnología: una ciencia multidisciplinar La nanotecnología a nuestro alrededor El futuro inmediato: fulerenos (fullerene) El mundo del carbono La nanociencia El futuro de la nanotecnología La nanotecnología es una ciencia aplicada que se dirige al diseño, la fabricación y la aplicación de materiales y aparatos a escala nanométrica. Abre las posibilidades de las máquinas a un mundo que se creía imposible puesto que ahora somos capaces de fabricar máquinas muy complejas y de diversos usos. Ahora se pueden fabricar nuevos materiales asegurando que el comportamiento global del objeto sea el deseado y podemos diseñar un material para una función específica. Abarca todas las disciplinas científicas imaginables y las que están por ser creadas Situación actual de la nanotecnología Positivo: Algunas aplicaciones ya han encontrado un desarrollo industrial y se pueden encontrar en las tiendas Negativo: Todavía se encuentra dando los primeros pasos, aunque en un plazo entre cinco y quince años se producirá una explosión tecnológica difícilmente imaginable Tiene una estructura atómica pequeña y es el elemento más importante de nuestra existencia ya que está presente en la mayor parte de los compuestos además de ser muy abundante en la naturaleza.

Forma redes cristalinas cuando varios átomos se unen y las propiedades varían según cómo estén enlazados los átomos.

La industria del carbono abarca desde el deporte hasta la medicina, pasando por la construcción de puentes y aviones. Está basada en el desarrollo científico en torno a materiales y es el estudio de los aspectos científicos a tamaño nanométrico.

A lo largo del tiempo hemos ido descubriendo que el mundo es más rico y complejo de lo que pensábamos.

Ahora, por ejemplo, gracias a los nuevos microscopios de túnel podemos "ver" los átomos y "cogerlos" para fabricar sustancias y piezas de máquinas de tamaño atómico. El fulereno es una molécula formada por 60 átomos de carbono con una estructura muy particular puesto que puede adoptar la forma de una pelota.

También se puede hacer que adquiera la forma de tubo, algo que tiene muchas aplicaciones.

Si un nanotubo tiene, además de carbono, otros elementos como el boro se puede conseguir que sea conductor y estaríamos hablando de nanocables o en caso de ser semiconductor, nanointerruptores. Aplicaciones eléctricas

-Batería flexible de nanotubos de carbono que se pueden enrrollar y pegar sin que se pierdan propiedades ni eficiencia.
-LED. Para sustituir a las bombillas traducionales gracias a su eficiencia energética. Aplicaciones en la electrónica

-Nanochips. Chips de muy pequeño tamaño para muy diversos usos.
Aplicaciones en medicina y farmacia

-Se investiga tanto en terrenos como las buckyballs con medicamentos en el interior, como en terrenos en los que los átomos actúan directamente sobre virus. Aplicaciones en la industria textil

-La fabricación de tejidos que repelen los líquidos gracias al hilado de tejidos con fibras como nanotubos y otros materiales nanométricos que permiten que las gotas de líquido no lleguen a mojar el tejido, evitanto las manchas. Aplicaciones en arquitectura y urbanismo

-Recubrimientos: protegen las paredes o los cristales de la pintura de los graffiti.
-Vidrios fotocrómicos: cambian de color según la luz incidente.
-Cerámica: para la fabricación de sanitarios (lavabos, bañeras, etc) que repelen los líquidos evitando que se ensucien.
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