NUEVAS NECESIDADES NUEVOS MATERIALES PREHISTORIA Edad de Piedra

NUEVAS NECESIDADES, NUEVOS MATERIALES

PREHISTORIA Edad de Piedra Paleolítico Edad de los Metales Neolítico Cobre Oro Bronce Plata Hierro

Edad de Piedra Paleolítico • Rocas y minerales poco variados • Se descubre el fuego • Se desarrollaron las «técnicas de tallar» • Supervivencia Neolítico • Perfeccionamiento de las herramientas • Cerámica • Betún • Fibras Vegetales

Edad de los Metales Cobre: • Desarrollo geográfico • Oro o Joyas o Hileras de madera • Plata o Etiopía o Galena Bronce: • Formas de piedras • Espada Hierro: • Todo tipo de herramientas • Objetos de cobre • «Fundir hierro y añadir carbón vegetal»

NUEVOS NECESIDADES, NUEVOS MATERIALES MADERA: Sustancia fibrosa y parcialmente dura. Debajo de la corteza en troncos de arboles ACERO Aleación de carbono con níquel, cromo. . Dificultad: elevado punto de fusión https: //www. youtube. com/watch? v=Ax_w. Jy. HI m. HU VIDRIO: Sustancia amorfa fabricada sobre todo a partir de sílice fundida a alta temperatura. Se halla en estado vítreo. No se produce cristalización Suele ser transparente Se fabricó antes del 2000 a. C TIPOS DE VIDRIO: Vidrio soluble: alto contenido en sodio. Se disuelve en agua Vidrio al plomo: Conocido como cristal Vidrio de borosilicato: contiene bórax

• • ALUMINIO Elemento metálico mas abundante Se utiliza en reactores nucleares Moldeable TITANIO Cuarto metal mas abundante Producción comercial Bajo peso, alta intensidad Tecnología aeroespacial Resiste la corrosión del agua • NAILON • Fibra sintética • Wacalle Hume Carothers • Duro, capacidad amortiguadora, resistencia al desgaste, calor y abrasión • • POLÍMEROS Macromoléculas artificialmente formadas por monómeros Ej. Almidón, celulosa, ADN Vulcanización Celuloide Emite una «luz fría»

FIBRA ÓPTICA • Hilo muy fino (vidrio o materiales plásticos) • Telecomunicaciones, sónar • Contracción o estiramiento, capacidad de enrollarse MATERIALES CERÁMICOS • Materiales inorgánicos • Elevado punto de fusión • Odontología, ortopedia y medicina cardiovascular. • Clasificación (arcilla utilizada, técnicas de cocción) v Porosos v Impermeables y semipermeables MATERIALES ELECTRÓNICOS • Sustancias inorgánicas unidas mediante enlaces covalentes • Tipos: v Silicio: v Germanio https: //www. youtube. com/watch? v=s. Fq 8 kw. Yor. Kc

CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES METÁLICOS: sustancias inorgánicas( dos o mas elementos metálicos). Características: elevada conductividad térmica y eléctrica, resistencia mecánica, gran plasticidad, maleabilidad y ductilidad. 1. Metales férricos: el hierro se alea con el carbono y otros elementos. Los principales son hierro puro, fundición y acero. Proceso siderúrgico. 2. Metales no férricos: mayor aplicación el cobre y sus aleaciones. Clasificación: • Aleaciones pesadas • Aleaciones ligeras • Aleaciones superligeras 3. Mejora de las propiedades de los metales: • Tratamientos térmicos • Tratamientos termoquímicos • Tratamientos mecánicos • Tratamientos superficiales

4. Sintetización o metalurgia de polvos: Ejemplo: herramientas de corte o los rodamientos. 5. La corrosión metálica 5. 1 Pérdidas económicas: acero en la industria. 5. 2 Causas: inestabilidad termodinámica 5. 3 Proceso: 5. 6 Métodos de protección: MATERIALES POLIMÉRICOS (PLÁSTICOS) Propiedades: • Baja densidad • Alta relación resistencia/densidad • Alta resistencia eléctrica • Maleabilidad • Ductilidad • Elevada resistencia al ataque químico • Pequeña conductividad térmica Grado de polimerización Clasificación: • Atendiendo a su origen: naturales y sintéticos • Atendiendo a sus cualidades y su precio: polímeros de uso general, polímeros técnicos o de ingeniería, polímeros especiales. • Atendiendo a sus propiedades físicas

Proceso de la corrosión

Uniforme Localizada Galvánica

Polimerización

MATERIALES CERÁMICOS: materiales inorgánicos formados por uniones fuertes y estables de elementos metálicos y no metálicos mediante enlaces iónicos o covalentes. Propiedades: • Elevada dureza • Alta resistencia a elevadas temperaturas • Tienden a ser frágiles • Propiedades aislantes Clasificación: • Cerámicas tradicionales • Cerámicas avanzadas MATERIALES COMPUESTOS (COMPOSITES) Son mezclas de dos o más materiales diferentes cuyas propiedades dependen de la mezcla de los materiales que lo componen(matriz y refuerzo). Cualidades

LA MADERA Y SUS DERIVADOS: una sustancia fibrosa y relativamente dura que se encuentra en los troncos de los arboles, debajo de la corteza (celulosa y lignina) Propiedades: baja densidad, su escasa conductividad térmica y eléctrica y su facilidad para soportar esfuerzos de tracción, compresión y flexión. 1. Obtención de la madera 2. Maderas artificiales 3. Derivados de la madera 4. Impacto ambiental de la explotación 5. Consecuencias de la deforestación MATERIALES TEXTILES: en forma de fibras MATERIALES PÉTREOS AGLOMERANTES • Cal • Yeso • Cemento • Hormigón VIDRIO

Proceso de obtención de la celulosa

MATERIALES TEXTILES Naturales • De origen animal • De origen vegetal Lana Algodón

Químicas • Sintéticas • Artificiales Rayón

MATERIALES PÉTREOS

Materiales cerámicos avanzados • Estudio de estos materiales dirigido a la mejora y potenciación de sus propiedades y a la corrección de sus defectos. • Construcción de motores de combustión mas ligeros, fabricación de herramientas de corte, etc. • Algunos poseen propiedades magnéticas, ópticas y eléctricas muy especiales

Nuevos materiales metálicos • Mejora de las técnicas • Primeros materiales metálicos • Investigación y avances v. EL ACERO: • Las propiedades de los aceros actuales nada tiene que ver con la de los producidos años atrás. • Tienen alta resistencia y luego por otros capaces de endurecerse el sufrir un impacto, aumentando así la seguridad de los vehículos.

v. ALEACIONES DE ALUMINIO • Han pasado de ser casi desconocidos a utilizar mas de 24 millones de toneladas anuales. • Su baja densidad hace que su aplicación para el transporte sea prioritaria. • Las nuevas aleaciones de aluminio tienen la capacidad de seguir operando cuando se ha producido un daño en la estructura. • Se utilizan para fabricar turbinas y multitud de piezas aerodinámicas. https: //www. youtube. com/watch? v=cd. Sf 5 GOy Jdw v. OTROS MATERIALES METÁLICOS Super-aleaciones Propiedades Aplicaciones Memoria de forma

Los nuevos polímeros • Los polímeros sinteticos son un invento del siglo XX. • Los polimeros de esqueleto molecular rigido dan lugar a materiales de gran tenacidad y con gran resistencia mecanica. • Aplicaciones: fibras de alto modulo y membranas. v. Fibras de alto modulo: un ejemplo es el Kevlar

Aplicaciones de Klevar Armadura

Equipamiento deportivo

v MEMBRANA • Escasez crónica de agua • Membranas poliméricas actuales Biomateriales • Los materiales utilizados para estas aplicaciones pueden ser de origen metálico, cerámico, polimérico o composites • Aportan soluciones muy eficaces en el diseño y aplicación de prótesis y diversos dispositivos en el organismo humano.

• Materiales biocompatibles • Un material es biocompatible cuando no produce reacciones de rechazo en los organismos vivos. • Debe ser estéril, no toxico y no corrosivo. • los materiales biocompatibles más comunes son el titanio para implantes o el acero

• Regeneración de tejidos e “ingeniería tisular” • Tiene como objetivo aprovechar los conocimientos de la bioingeniería, la biología y la ciencia de los materiales, para conseguir controlar procesos de regeneración de tejidos. • Su desarrollo propone la regeneración de tejidos a partir de cultivos celulares específicos in vitro, bien utilizando un soporte que posteriormente se implanta en el organismo, o aplicando un sistema soporte in situ, conteniendo los factores de crecimiento necesarios para conseguir estimular un proceso de regeneración tisular.

Cultivo de piel

MATERIALES SUPERCONDUCTORES • Descubrimiento de la superconductividad • Metales: resistencia al paso de la corriente eléctrica • Aplicación

Nanotecnología

Historia de los nanomateriales Estructura del fullereno C 60

Nanotubo

Propiedades de los nanotubos

Aplicaciones de la nanotecnología Medio ambiente Energía

Medicina https: //www. youtube. com/watch? v=V 5 Fgj. Yx. TZSE

Industria de alimentos

Construcción Textil

Electrónica Tecnologías de la comunicación e informática

Agricultura Ganadería

Cosméticos

Combatir el Ébola con nanotecnología

Análisis medioambiental y energético del uso de materiales El proceso de obtención de los diferentes produce diversos efectos que afectan al medio ambiente: • cambios en la superficie de la corteza terrestre • emisiones a la atmosfera de distintos contaminantes • utilización de grandes cantidades de energía.

PERTURBACIONES DEBIDAS A LAS ACTIVIDADES EXTRACTIVAS Las explotaciones forestales pueden ocasionar: ü la extinción local o regional de especies ü la pérdida de recursos genéticos, el aumento de plagas ü la disminución en la polinización de cultivos comerciales ü la alteración de los procesos de formación y mantenimiento de los suelos (erosión En las explotaciones mineras, el proceso “a cielo abierto” es el más dañino : ü destrucción de la cubierta vegetal ü producir emisiones de polvo ü contaminar cursos de aguas y acuíferos subterráneos ü causar un fuerte impacto visual.

Deforestación en la Amazonia de Brasil

Explotaciones mineras

GENERACIÓN DE EMISIONES CONTAMINANTES

UTILIZACION DE GRANDES CANTIDADES DE ENERGÍA Todos los procesos de transformación de materiales precisan energía, aunque en alguno de ellos el consumo es mayor: • la fusión de materias primas o de materiales semielaborados (como la electrolisis de la alúmina)

POSIBLES MEDIDAS PARA LA REDUCCION DEL IMPACTO AMBIENTAL Utilización de diferentes filtros Empleo de procesos de absorción Utilización de la reducción catalítica Es preciso establecer un compromiso mayor entre consumo y respeto al medio natural. • Otra técnica es la reutilización de objetos, este se lleva a cabo de forma sencilla y eficiente. • El reciclaje supone la reutilización del material sometiéndolo a fusión, como ocurre con los metales, el vidrio, los plásticos etc. En otros casos consiste en la trituración y conformación por presión, calor, unión con adhesivos. • •

AGOTAMIENTO DE MATERIALES • Los recursos naturales pueden ser: v renovables: radiación solar, las mareas, el viento y la energía hidroeléctrica v no renovables: yacimientos de minerales. • El desarrollo económico y tecnológico de la sociedad actual proporciona en términos generales un mayor bienestar social, pero trae como consecuencia el agotamiento de los diferentes recursos. • El cambio tecnológico nos permite producir más de lo que demandamos y ofertar más de los que necesitamos. • Se estima que el 26% del cobre de la corteza terrestre se pierde actualmente en deshechos no reciclados. Para el cinc, este valor es del 19%; sin embargo los precios actuales no reflejan esas pérdidas porque el suministro es todavía lo suficientemente grande como para cubrir la demanda. • Esto significa que la humanidad debe asumir el reciclaje en una escala mucho más amplia.