NUEVOS MATERIALES por RONAL SOTO B. 1 B

1 La humanidad y el uso de los materiales
1.1 la transformación de los materiales
La historia de la humanidad puede referirse a la historia de los medios materiales de vida. El ser humano ha tratado de obtener los materiales más adecuados para su uso en construcción, ingeniería, instrumentos domésticos, etc. La revolución industrial del siglo XIX no se concibe sin el acero y, más recientemente, algunos autores hablan del silicio.
En este proceso se puede distinguir una etapa inicial, cuando el material se extraía del medio natural y se empleaba tras escasas transformaciones.
1.2 respuesta a las nuevas necesidades
La física ha aportado numerosas soluciones a las necesidades o ambiciones del ser humano. La posibilidad de desplazamiento rápido por medio de vehículos con motores por tierra o por aire. Se han podido conseguir gracias a los avances tecnológicos vasados en la mecánica clásica. En el siglo XX aparece la nueva física, la mecánica cuántica, una teoría muy abstracta y de difícil comprensión. Su desarrollo fue en los campos de la electrónica, la óptica, las comunicaciones y los ordenadores ha hecho posible novedades a las que ya estamos acostumbrados.
Ejemplos
- la aeronáutica.
El progreso de la aviación comercial o militar y los vuelos espaciales suponen un reto permanente a científicos o ingenieros. Era necesario, por ejemplo impedir que una nave espacial desapareciera al volver a la atmosfera por las altísimas temperaturas que se alcanzan el choque con ella.
- La medicina
Ofrece muchos retos, uno de los retos es implantar un tornillo que sujete los huesos rotos, etc.
2 nuevos materiales
2.1 definición
La pregunta q todos nos hacemos es: ¿de qué están hechas las cosas?. Esta pregunta poco apoco ha ido encontrando respuestas.
Los nuevos materiales son uno de los ejemplos más notables de la relación entre el desarrollo científico y tecnológico, la creatividad y la innovación.
Es necesario poder predecir las propiedades que va a tener un material en función de su composición.
2.2 clasificación
Los materiales se clasifican en cinco grandes familias: metales, semiconductores, cerámicos, polímeros y composites.
Metales
Presentan propiedades, como alta conductividad térmica y eléctrica, densidad elevada y gran tenacidad, ductilidad, etc.
- El aluminio
Es de los metales más utilizados, por ser muy dúctil y maleable, lo que hace que se trabaje fácilmente. Es materia prima para envases de bebidas, aporta dureza y resistencia en aleaciones
- Zinc
Se utiliza en la fabricación de pilas y, debido a su resistencia a la corrosión.
La industria lo emplea para fabricar pinturas, colorantes, conservantes de la madera o ungüentos.
- El litio
Se aprovecha principalmente para espesar grasas lubricantes.
- El estaño
Con él se fabrica el latón, bronce y materiales para soldadura. Combinado con el carbono, forma compuestos orgánicos, necesarios en la fabricación de plásticos, materia prima de envases, cañerías, pinturas o plaguicidas.
Semiconductores
Son materiales que se pueden comportar como conductores o como aislantes, y que constituyen la base de la industria electrónica. El más representativo es el silicio, que, a temperatura ambiente, tiene propiedades de metal aislante.
Cerámicos
Suelen ser óxidos o carburos. Se definen como materiales no orgánicos ni metálicos. Son muy frágiles y presentan muy baja conductividad eléctrica y térmica.
Polímeros
Son el resultado de la unión de pequeñas moléculas orgánicas denominadas monómeros. Tienen baja densidad y temperatura de fusión.
Suelen obtenerse del petróleo. Entre ellos están los plásticos.
El caucho o goma natural es un polímero derivado de un hidrocarburo que se obtiene del látex del árbol del caucho.
La silicona se utiliza en lubricantes, impermeabilizantes y adhesivos.
Composites
Son materiales mixtos, obtenidos a partir de los de las familias anteriores (metales, cerámicos y polímeros). Generalmente se introducen fibras. Se componen con varios tipos de refuerzo: fibras, cortas, largas o partículas.
No se conoce su durabilidad con precisión, ya que son materiales muy recientes.
2.3 centros de producción y de consumo
los centros de producción se sitúan en los países desarrollados.
Los problemas de hoy en día no se centran solo en la obtención de nuevos materiales aplicables a las nuevas tecnologías. Sino en el agotamiento de los recursos. El continuo desarrollo de los países industrializados y el consumo creciente de países emergentes (especialmente china)
3 nuevas tecnologías: la nanotecnología
3.1 definición de nanotecnología
La nanotecnología es el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control de la materia a nanoescala, y la explotación de fenómenos y propiedades de la materia a nanoescala.
La comisión europea definió la nanotecnología como la ciencia multidisciplinar que se refiere a las actividades científicas y tecnológicas llevadas a cabo a escala atómica y molecular, así como los principios científicos y las nuevas propiedades que pueden ser comprendidos y controlados cuando se interviene a dicha escala.
3.2 los microscopios nanotecnologicos
La posibilidad de manipular átomos y moléculas ya no era ciencia ficción cuando, en 1981, científicos de IBM fabricaron el microscopio de efecto túnel.
En 1986 se construyo el microscopio de fuerza atómica, capaz de medir fuerzas de nanonewtons.
3.3 los nanotubos
En 1985, Robert F. Curl Jr. Harold W. Kroto y Richard E. Smalley (premiados con el nobel en 1996 descubrieron esferas de carbono puro que llamaron buckballs o fullerenes. Un fulereno es una nanoestructura compuesta por 60 atomos.
Los fulerenos en forma de bolas dieron paso a los fulerenos tubulares o nanotubos de carbono, estructuras cilíndricas de grafito, tienen un diámetro de unos nanómetros y su longitud puede llegar amedir un milímetro.
3.4 aplicaciones de la nanotecnología
Aplicaciones en la medicina
la manipulación atómica permitirá la fabricación de nuevos medicamentos, ADN programado para producir determinadas sustancias también se podrán utilizar nanotubos en terapia genética
Aplicación en electrónica e informática
La microelectrónica reducirá aun más los tamaños y aumentara la fiabilidad del almacenamiento de información. El spin del electrón o sentido de su giro podrá sustituir con más velocidad y menor consumo de energía al pasar (1) y no pasar (0). Con ello se conseguirán procesadores mas rápidos, nanotelefonos, nanomicrofonos, sistemas de comunicación mas rápidos y eficaces, internet a altísimas velocidades, etc.
Aplicaciones en la construcción
Identificación y reparación automática de brechas en carreteras y edificios materiales mas resistentes y ligeros tratando el acero y el hormigón.
Nanomateriales para la fabricación de carrocerías, chasis, etc. Fabricación de nanomotores y nanorrobots.