Unidad 7 Nuevos materiales para nuevas necesidades 7

Unidad 7 Nuevos materiales para nuevas necesidades

7. 1. Definición y clasificación de materiales Los materiales son sustancias (elementos o componentes) que nos permiten fabricar objetos. Según su procedencia se clasifican en: • Materiales naturales: Se pueden obtener directamente del medio mediante técnicas que no implican la transformación de su naturaleza primaria. • Materiales transformados: sufren algún tipo de elaboración o manufactura previa a su utilización. • Materiales sintéticos: son fabricados de forma artificial por el ser humano a través de procesos químicos industriales. Las propiedades a tener en cuenta a la hora de analizar un material son: técnicas ópticas sensoriales químicas mecánicas eléctricas Agrupando algunas de estas propiedades, un material sólido se puede clasificar como: Metálico Cerámico Polímeros (plásticos) Materiales compuestos (composites) 1

7. 2. Materiales con historia La evolución de las sociedades humanas ha estado ligada al desarrollo de nuevos materiales. Todo natural: piedra y madera Paleolítico: fabricación de los primeros utensilios en cuarcita, sílex, madera, cuero y fibras vegetales. Neolítico: descubrimiento de la cerámica y posterior fundición de metales. Los metales (Edad de los metales): cobre, bronce, hierro… proceso de metalurgia más desarrollado (extracción y tratamiento). Materiales de la energía: petróleo y carbón Utilizados desde la Antigüedad. El carbón se convirtió en un elemento estratégico durante la Revolución Industrial. Los usos actuales del carbón son producción de electricidad y acero, y fabricación de cemento. El petróleo sustituyó al carbón como principal fuente de energía primaria en la segunda mitad del siglo XX. Se utiliza en la actualidad para fabricar combustible, cremas y vaselinas, materia prima de plásticos y asfalto para carreteras. 2

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7. 2. Materiales con historia La era del plástico La humanidad lo ha utilizado durante milenios en forma de algodón, seda, etc. En el siglo xx, los químicos lograron imitar estos compuestos obteniendo en el laboratorio polímeros sintéticos o plásticos a partir de metano, etileno, propileno, butileno, benceno, tolueno y otros derivados del petróleo. Los plásticos o polímeros sintéticos son materiales orgánicos constituidos por largas cadenas de unidades repetidas (monómeros) formadas principalmente por átomos de carbono e hidrógeno. Propiedad característica: elásticos y fácilmente moldeables, resistencia a la corrosión y bajo peso amplio uso. Nuevos plásticos muy prometedores: • Los bioplásticos: hechos a base de recursos naturales renovables y generalmente biodegradables. • Los plásticos conductores de la electricidad: fabricados añadiendo una delgada lámina de metal al polímero. 4

7. 3. Los materiales del siglo XXI Materiales de las nuevas tecnologías Extracción costosa y compleja que, a menudo, causa problemas al medio ambiente: Aluminio Silicio Coltán Litio • Resiste a la corrosión y es ligero. • Se utiliza para la fabricación de latas de conservas, ventanas, vehículos, bicicletas, etc. • Salvo que sea sometido a determinadas condiciones de calor, luz o carga eléctrica, es semiconductor (no conduce la electricidad). • Se utiliza para los componentes electrónicos (LEDs, memorias, etc. ). • Resistencia a la corrosión y la capacidad de soportar altísimas temperaturas (ultrarrefractarios). • Sus dos minerales (columbita y tantalita) contienen elementos imprescindibles para el desarrollo de los modernos dispositivos electrónicos. • El más ligero de los materiales. • Se utiliza para las baterías recargables de los móviles, los ordenadores portátiles y también de los coches eléctricos. Materiales en camino 5 El grafeno y el siliceno pueden llegar a tener interesantes aplicaciones en la industria fotovoltaica, para la fabricación de baterías, en la industria aeronáutica, en electrónica, etc. y son menos contaminantes.

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7. 4. El ciclo de los materiales Los materiales actuales dependen de los recursos naturales existentes en nuestro planeta y deben ser sometidos a un proceso de transformación. actividad altamente impactante: coste económico repercusión negativa para el medio ambiente El denominado Análisis del Ciclo de Vida (ACV) estudia el impacto de un material o producto sobre el medio ambiente desde que se obtienen las materias primas hasta el momento en que se desecha. Por eso también se conoce como análisis «de la cuna a la tumba» . El ciclo de un material puede acabar de varias maneras: • Desecho y acumulación en vertederos. • Biodegradación que le permite regresar al ciclo natural. • Reciclaje y reutilización para formar parte de un nuevo ciclo productivo. 7

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7. 4. El ciclo de los materiales Ventajas: Localización Extracción • Desarrollo económico e industrial de la sociedad • Beneficios para la vida y el desarrollo de la humanidad • … Inconvenientes: Repercusión Transformación • Agotamiento de los recursos • Gasto desmedido de una sociedad de consumo • Aumento de los residuos • … Consumo IMPORTANTE: USO Y CONSUMO RESPONSABLE 9

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7. 5. Los materiales que vienen Desafíos de cara al futuro: • Fabricar materiales más ligeros. • Reducir los costes de fabricación. • Eliminar los componentes contaminantes o tóxicos. • Utilizar materiales biodegradables. • Facilitar tanto el reciclaje como la reutilización. • Optimizar los diferentes procesos de fabricación. • Disminuir el gasto en materia prima. Retos Innovación Minimizar los costes medioambientales, sociales y económicos de los materiales que utilizamos. • Conseguir fuentes de energía sostenible, inagotable y barata. • Conocer, manipular y controlar la materia en su escala más pequeña. • Conseguir materiales que se adapten a diferentes condiciones externas. Los materiales inteligentes, también llamados activos, son aquellos capaces de reaccionar a los estímulos externos físicos o químicos, de forma reversible y controlable, modificando sus propiedades. 12

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