1. Materials, objectes iMaterials, objectes i
tecnologiestecnologies
13. Nous reptes, nous materials13. Nous reptes, nous materials
2. Què en saps?Què en saps?
Per què creus que aquests materials sónPer què creus que aquests materials són
notícia? Quines característiques tenennotícia? Quines característiques tenen
perquè es consideren nous materials?perquè es consideren nous materials?
Quina és la teua opinió i el teu interésQuina és la teua opinió i el teu interés
personal sobre els nous materials?personal sobre els nous materials?
La fibra de carboni, la fibra òptica i elsLa fibra de carboni, la fibra òptica i els
nanotubs de carboni són presents a lananotubs de carboni són presents a la
natura o han estat sintetitzat pelsnatura o han estat sintetitzat pels
humans? Com ho saps? Basahumans? Com ho saps? Basa’’t en el textt en el text
3. A quins altres materials, naturals oA quins altres materials, naturals o
sintètics substitueixen? Quines milloressintètics substitueixen? Quines millores
presenten respecte als que es feien servirpresenten respecte als que es feien servir
abans?abans?
A partir de la definició dels nanotubs deA partir de la definició dels nanotubs de
carboni i lcarboni i l’’explicació del que fan amb ellsexplicació del que fan amb ells
els científics, com definiries laels científics, com definiries la
nanotecnologia? Quin impacte pot tenir ennanotecnologia? Quin impacte pot tenir en
altres camps, a més de la biomedicina?altres camps, a més de la biomedicina?
Quines problemàtiques creus que esQuines problemàtiques creus que es
poden generar amb aquests i altres nouspoden generar amb aquests i altres nous
materials?materials?
4. La ciència dels materialsLa ciència dels materials
AnomenemAnomenem ciència dels materialsciència dels materials lala
branca de la ciència i lbranca de la ciència i l’’enginyeria queenginyeria que
estudia lesestudia les relacions entre lrelacions entre l’’estructuraestructura delsdels
materials i les seuesmaterials i les seues propietatspropietats i també lesi també les
tècniques detècniques de processamentprocessament i el seui el seu
comportamentcomportament
Els materials sEls materials s’’han relacionat històricamenthan relacionat històricament
amb elamb el desenvolupament econòmic i socialdesenvolupament econòmic i social
5. La prehistòria la dividim en lLa prehistòria la dividim en l’’edat deedat de courecoure,,
ll’’edat deledat del bronzebronze o lo l’’edat deledat del ferroferro, segons, segons
el metall o aliatge que sel metall o aliatge que s’’hi feia servirhi feia servir
La societat actual viu a lLa societat actual viu a l’’era delera del silicisilici, per la, per la
importància de limportància de l’’electrònicaelectrònica
El segle XX es considera lEl segle XX es considera l’’era delera del plàsticplàstic
Els materials de què disposa una societatEls materials de què disposa una societat
són elsón el reflex de la seua forma de viurereflex de la seua forma de viure i deli del
seuseu coneixementconeixement i la seuai la seua capacitatcapacitat
cientificotecnològicacientificotecnològica
6.
7. La ciència dels materials és una ciènciaLa ciència dels materials és una ciència
interdisciplinàriainterdisciplinària: un material es caracteritza: un material es caracteritza
per les seuesper les seues propietats físiques i químiquespropietats físiques i químiques
i també per la seuai també per la seua compatibilitat biològicacompatibilitat biològica
És una ciènciaÉs una ciència aplicadaaplicada, ja que el seu, ja que el seu
objectiu no és només conèixer els materials,objectiu no és només conèixer els materials,
sinó processar-los i dissenyar objectes quesinó processar-los i dissenyar objectes que
ens siguen útils amb unens siguen útils amb un cost econòmic icost econòmic i
mediambiental sosteniblemediambiental sostenible
PropietatsPropietats físiquesfísiques: densitat, conductivitat: densitat, conductivitat
tèrmica, resistivitat elèctrica, permeabilitattèrmica, resistivitat elèctrica, permeabilitat
magnètica, elasticitat, duresa, fragilitat...magnètica, elasticitat, duresa, fragilitat...
8. PropietatsPropietats químiquesquímiques: reaccions que: reaccions que
transformen la naturalesa del material,transformen la naturalesa del material,
oxidació, acidesa o alcalinitat (reaccióoxidació, acidesa o alcalinitat (reacció
front al pH), estabilitat química en generalfront al pH), estabilitat química en general
LaLa compatibilitat biològicacompatibilitat biològica es refereix a sies refereix a si
el material es pot fer servir en organismesel material es pot fer servir en organismes
o teixits vius sense provocar rebuigo teixits vius sense provocar rebuig
immunitari o efectes tòxics no desitjatsimmunitari o efectes tòxics no desitjats
9. LL’’estructura:estructura:
nivells atòmic, micro i macronivells atòmic, micro i macro
AA escala atòmicaescala atòmica interessa saber quinsinteressa saber quins
àtomsàtoms oo molèculesmolècules els conformenels conformen
Quin tipus dQuin tipus d’’interaccionsinteraccions hi ha entre ells:hi ha entre ells:
enllaços metàl·lics, iònics, covalents,enllaços metàl·lics, iònics, covalents,
forces de Van der Waals, pontsforces de Van der Waals, ponts
dd’’hidrogenhidrogen
Quin tipus dQuin tipus d’’organitzacióorganització contenen:contenen:
cristal·lina (ordenada) o amorfacristal·lina (ordenada) o amorfa
(desordenada)(desordenada)
10. LaLa microestructuramicroestructura es refereix a si està formates refereix a si està format
per fibres, tubs, làmines o porus microscòpicsper fibres, tubs, làmines o porus microscòpics
LaLa macroestructuramacroestructura es refereix a les refereix a l’’aspecte a laaspecte a la
nostra escala: les parts visibles dnostra escala: les parts visibles d’’un materialun material
compost de diversos altrescompost de diversos altres
Cal saber queCal saber que el comportament del comportament d’’un materialun material
((““tottot””) no és igual a la suma dels seus) no és igual a la suma dels seus
components (components (““partsparts””))
ElsEls defectesdefectes juguen un paper important. Elsjuguen un paper important. Els
cristalls perfectes són impossibles de produir,cristalls perfectes són impossibles de produir,
però les propietats interessants provenen delsperò les propietats interessants provenen dels
defectes:defectes: elements intersticialselements intersticials,, vacantsvacants ii
substitucionssubstitucions. Molts materials són amorfs. Molts materials són amorfs
11. Els metalls i els nous materialsEls metalls i els nous materials
metàl·licsmetàl·lics
Per lPer l’’origen els materials poden serorigen els materials poden ser naturalsnaturals oo
artificialsartificials. Segons l. Segons l’’estructura i propietats hi haestructura i propietats hi ha
tres grans grups:tres grans grups: metallsmetalls,, ceràmiquesceràmiques ii polímerspolímers..
Hi ha tambéHi ha també materials compostosmaterials compostos dels grupsdels grups
anteriorsanteriors
ElsEls metallsmetalls són electropositius, cedeixen osón electropositius, cedeixen o
comparteixen electrons fàcilment. Tenencomparteixen electrons fàcilment. Tenen
estructura enestructura en xarxes cristal·linesxarxes cristal·lines dd’’ions positiusions positius
envoltats denvoltats d’’electronselectrons lliureslliures que poden cedir aque poden cedir a
elements més electronegatius i formar enllaçoselements més electronegatius i formar enllaços
iònicsiònics o compartir entre metalls (enllaçoso compartir entre metalls (enllaços
metàl·licsmetàl·lics))
12. Propietats: bonsPropietats: bons conductorsconductors de la calor ide la calor i
ll’’electricitat, altaelectricitat, alta densitatdensitat, sòlids a temperatura, sòlids a temperatura
ambient (ambient (punts de fusió altspunts de fusió alts), reflecteixen la llum), reflecteixen la llum
((brillantorbrillantor metàl·lica), sónmetàl·lica), són dursdurs,, dúctilsdúctils ii
mal·leablesmal·leables. Alguns tenen. Alguns tenen propietatspropietats
magnètiquesmagnètiques (Fe, Co, Ni), altres (Au, Pt, Ag, Cu,(Fe, Co, Ni), altres (Au, Pt, Ag, Cu,
Al) tenen un magnetisme molt febleAl) tenen un magnetisme molt feble
FormenFormen aliatgesaliatges entre ells. Un aliatge és unaentre ells. Un aliatge és una
barreja sòlida de diferents metalls. Sbarreja sòlida de diferents metalls. S’’hihi
modifiquen les propietats: color, resistènciamodifiquen les propietats: color, resistència
mecànica, resistència a la corrosió. El primer demecànica, resistència a la corrosió. El primer de
la història va ser ella història va ser el bronzebronze: coure i estany,: coure i estany,
millorà la duresa i resistència del coure i iniciàmillorà la duresa i resistència del coure i inicià
ll’’era de la metal·lúrgiaera de la metal·lúrgia
13. ElsEls NOUS MATERIALS METÀL·LICSNOUS MATERIALS METÀL·LICS: la: la
innovació més interessant en el món delsinnovació més interessant en el món dels
metalls és la producció dmetalls és la producció d’’aliatges ambaliatges amb
memòria de formamemòria de forma. Després de ser. Després de ser
deformats tenen la capacitat de recordardeformats tenen la capacitat de recordar
la forma original, perquèla forma original, perquè les deformacionsles deformacions
són desplaçaments de la xarxasón desplaçaments de la xarxa cristal·linacristal·lina
original. La nova xarxa és poc simètrica ioriginal. La nova xarxa és poc simètrica i
resulta inestable. En escalfar-los o deixar-resulta inestable. En escalfar-los o deixar-
los anar la xarxa torna a la situaciólos anar la xarxa torna a la situació
original i el metall recupera la formaoriginal i el metall recupera la forma
(Nitinol: níquel i titani)(Nitinol: níquel i titani)
17. Les ceràmiques i els nousLes ceràmiques i els nous
materials ceràmics:materials ceràmics:
LaLa ceràmica tradicionalceràmica tradicional està composta deestà composta de
silicats i ssilicats i s’’han emprat enhan emprat en artesaniaartesania (terrissa,(terrissa,
porcellana) iporcellana) i materials estructuralsmaterials estructurals (rajoles,(rajoles,
vidre, ciment)vidre, ciment)
LesLes ceràmiques tècniquesceràmiques tècniques o avançadeso avançades
contenen elements metàl·lics i no-metàl·licscontenen elements metàl·lics i no-metàl·lics
formant òxids (Al, Zr), carburs, nitrats iformant òxids (Al, Zr), carburs, nitrats i
boratsborats
18. AplicacionsAplicacions: recobriment de transbordadors: recobriment de transbordadors
espacials, components de motors, ossos iespacials, components de motors, ossos i
dents artificials, electrònica, imants potents,dents artificials, electrònica, imants potents,
fibres òptiques, eines de tall, forns ofibres òptiques, eines de tall, forns o
sensorssensors
Totes les ceràmiquesTotes les ceràmiques tenen en comú quetenen en comú que
són materials refractaris, inorgànics i nosón materials refractaris, inorgànics i no
metàl·licsmetàl·lics
Solen serSolen ser cristal·linescristal·lines, excepte els vidres, excepte els vidres
que són amorfs, i tenen enllaços molt fortsque són amorfs, i tenen enllaços molt forts
iònics o covalentsiònics o covalents
19. Les ceràmiquesLes ceràmiques ss’’elaborenelaboren a partir dea partir de
pols, naturals o sintetitzades químicament,pols, naturals o sintetitzades químicament,
en forns a altíssimes temperaturesen forns a altíssimes temperatures (1500-(1500-
24002400 °°C)C)
TenenTenen baixa conductivitat tèrmica ibaixa conductivitat tèrmica i
elèctricaelèctrica (n(n’’hi ha de semiconductores i finshi ha de semiconductores i fins
superconductores a temperatures moltsuperconductores a temperatures molt
baixes), tenen unabaixes), tenen una duresa altaduresa alta (com el(com el
diamant) però sóndiamant) però són fràgilsfràgils (trencadisses) i(trencadisses) i
poc plàstiques. Sónpoc plàstiques. Són resistents a laresistents a la
corrosiócorrosió
20. ElsEls nous materials ceràmicsnous materials ceràmics tenen usostenen usos
molt diversosmolt diversos
LesLes ceràmiques intel·ligentsceràmiques intel·ligents ss’’empren enempren en
sensors i actuadors, com elssensors i actuadors, com els vidresvidres
electrocròmicselectrocròmics, que canvien de color amb, que canvien de color amb
la calor, ola calor, o sensors piezoelèctrics osensors piezoelèctrics o
piroelèctricspiroelèctrics, que detecten canvis de tensió, que detecten canvis de tensió
mecànica o temperatura i els transformenmecànica o temperatura i els transformen
en tensió elèctricaen tensió elèctrica
Com a reptes de futur hi ha lesCom a reptes de futur hi ha les membranesmembranes
ceràmiques hiperfiltradoresceràmiques hiperfiltradores a escalaa escala
molecular i lesmolecular i les ceràmiques superduresceràmiques superdures perper
a fer recobriments, millorant-ne la ductilitata fer recobriments, millorant-ne la ductilitat
21.
22. Els polímersEls polímers
Formats perFormats per molècules molt gransmolècules molt grans,,
generalment dgeneralment d’’origen orgànicorigen orgànic
Es repeteix unesEs repeteix unes unitats estructuralsunitats estructurals
anomenadesanomenades monòmersmonòmers, unides per mitjà, unides per mitjà
dd’’enllaços covalentsenllaços covalents
Sovint associem els polímers amb elsSovint associem els polímers amb els
plàsticsplàstics, però també ho són la, però també ho són la cel·lulosacel·lulosa,,
elel DNADNA o leso les proteïnesproteïnes
23. Alguns polímers dAlguns polímers d’’origenorigen naturalnatural sónsón
coneguts des dconeguts des d’’antic: la seda, el cautxú, laantic: la seda, el cautxú, la
goma lacagoma laca
Els que fem servir actualment sónEls que fem servir actualment són
sobretotsobretot sintèticssintètics: teixits, envasos,: teixits, envasos,
carcasses de joguets o aparells elèctrics,carcasses de joguets o aparells elèctrics,
aïllants de cables i components elèctricsaïllants de cables i components elèctrics
Propietats:Propietats: resistència mecànicaresistència mecànica
(capacitat per suportar tensions abans de(capacitat per suportar tensions abans de
trencar-se) itrencar-se) i elasticitatelasticitat (capacitat de(capacitat de
deformar-se abans de trencar-se)deformar-se abans de trencar-se)
24. LesLes propietats concretespropietats concretes dd’’un polímerun polímer
depenen del monòmer i del tipus ddepenen del monòmer i del tipus d’’enllaçenllaç
que sque s’’hi forma: forces de Van der Waals,hi forma: forces de Van der Waals,
ponts dponts d’’hidrogenhidrogen
Combinant resistència i elasticitatCombinant resistència i elasticitat
apareixen molts tipus de polímers: fibresapareixen molts tipus de polímers: fibres
rígides, plàstics flexibles, elastòmersrígides, plàstics flexibles, elastòmers
TenenTenen baixa conductivitat elèctrica ibaixa conductivitat elèctrica i
tèrmicatèrmica, per contenir enllaços covalents, per contenir enllaços covalents
on els electrons estan immobilitzats i peron els electrons estan immobilitzats i per
la grandària dels monòmers que dificultala grandària dels monòmers que dificulta
la vibracióla vibració
26. PLÀSTICS SURANT AL “GRAN ABOCADOR DEL PACÍFIC”
http://www.youtube.com/watch?v=uLrVCI4N67M
27.
28. Els biomaterialsEls biomaterials
Són els materialsSón els materials compatibles amb elscompatibles amb els
teixits i organismes viusteixits i organismes vius amb quèamb què
interactueninteractuen
Molts materials sMolts materials s’’empren en aplicacionsempren en aplicacions
mèdiques: metalls com elmèdiques: metalls com el titanititani oo
ceràmiques biocompatiblesceràmiques biocompatibles per practicarper practicar
implants ossis que minimitzen el rebuigimplants ossis que minimitzen el rebuig
del pacient o sistemes de subministramentdel pacient o sistemes de subministrament
de fàrmacs amb regulació temporalde fàrmacs amb regulació temporal
29.
30. Materials per a un món mésMaterials per a un món més
eficient: la fibra de carbonieficient: la fibra de carboni
Material molt conegut per la seuaMaterial molt conegut per la seua
resistència i lleugeresaresistència i lleugeresa extraordinàries,extraordinàries,
cosa que permet reduir el consum decosa que permet reduir el consum de
combustible als mitjans de transportcombustible als mitjans de transport
ElsEls elevats costos de fabricacióelevats costos de fabricació han fethan fet
que fins ara tinga un ús elitistaque fins ara tinga un ús elitista
Es tracta dEs tracta d’’unun material compostmaterial compost, fabricat a, fabricat a
partir dpartir d’’unauna matriu de polímermatriu de polímer (resina(resina
epoxi) reforçadaepoxi) reforçada amb fibres de carboniamb fibres de carboni
31. Cada fibra està feta deCada fibra està feta de milers de filaments demilers de filaments de
carbonicarboni dd’’entre 5 i 8entre 5 i 8 μμm de diàmetrem de diàmetre
Com és unCom és un material compostmaterial compost ss’’hi combinenhi combinen
característiques de lacaracterístiques de la matriumatriu (resina enganxosa,(resina enganxosa,
dura i elàstica) amb lesdura i elàstica) amb les fibresfibres (molt resistents)(molt resistents)
per formar unper formar un ““teixitteixit”” dd’’alta resistència,alta resistència,
lleugeresa i elasticitatlleugeresa i elasticitat
És un material òptim per aÉs un material òptim per a carcassescarcasses que esque es
poden dissenyar a midapoden dissenyar a mida
És un bonÉs un bon aïllant tèrmicaïllant tèrmic i téi té propietats ignífuguespropietats ignífugues
LL’’únic inconvenient és el seuúnic inconvenient és el seu alt cost dealt cost de
fabricaciófabricació
38. Materials per a un món més global:Materials per a un món més global:
la fibra òptica i els LEDla fibra òptica i els LED
Sense laSense la fibra òpticafibra òptica i elsi els diodesdiodes
semiconductors emissors de llumsemiconductors emissors de llum (LED),(LED),
no hauria estat possible Internetno hauria estat possible Internet
LesLes grans distànciesgrans distàncies, on la informació ha, on la informació ha
de fer un camí llarg, demanen materialsde fer un camí llarg, demanen materials
en els qualsen els quals els senyals sels senyals s’’atenuen pocatenuen poc
La fibra òptica és necessària per aLa fibra òptica és necessària per a
transmetretransmetre grans volums dgrans volums d’’informacióinformació (la(la
banda ampla)banda ampla)
39.
40. Les fibres òptiquesLes fibres òptiques
Es fabriquen a partir deEs fabriquen a partir de vidrevidre (m. ceràmic) o bé(m. ceràmic) o bé
dede plàsticplàstic (polímer)(polímer)
SS’’obtenen en ferobtenen en fer fluir el vidre fos a molt altafluir el vidre fos a molt alta
temperatura per una malla de forats molt primstemperatura per una malla de forats molt prims
per formar filaments que, una vegadaper formar filaments que, una vegada
solidificats, mantenen suficientsolidificats, mantenen suficient elasticitatelasticitat per aper a
ser utilitzats com a fibresser utilitzats com a fibres
Tenen les propietats conegudes del vidre:Tenen les propietats conegudes del vidre: bonbon
aïllant elèctric i tèrmic, suport daïllant elèctric i tèrmic, suport d’’altesaltes
temperatures i transparènciatemperatures i transparència
SS’’hi uneix elhi uneix el baix costbaix cost i li l’’abundància deabundància de matèriesmatèries
primeresprimeres
41. Les fibres òptiques condueixen la llumLes fibres òptiques condueixen la llum
sense quasi atenuaciósense quasi atenuació i en trajectòriesi en trajectòries
corbescorbes
SS’’hi fa servir el fenomen de lahi fa servir el fenomen de la reflexió totalreflexió total
a la l’’interiorinterior
42. Com les fibres poden fer-se molt primes, elsCom les fibres poden fer-se molt primes, els
cables de fibra òpticacables de fibra òptica transmeten molta méstransmeten molta més
informacióinformació que els cables de coure tradicionalsque els cables de coure tradicionals
A més, sónA més, són lleugeres, flexibles, barates i nolleugeres, flexibles, barates i no
ss’’oxidenoxiden
Les fibres òptiques no sLes fibres òptiques no s’’empren només per a laempren només per a la
transmissió dtransmissió d’’informació digital, linformació digital, l’’aplicació mésaplicació més
senzilla éssenzilla és transmetre llum a indrets de difíciltransmetre llum a indrets de difícil
accésaccés, com ara l, com ara l’’interior del cos humà:interior del cos humà:
endoscòpies, operacions amb làserendoscòpies, operacions amb làser
També sTambé s’’usen com ausen com a sensorssensors de tot tipusde tot tipus
44. Díodes làser i LEDDíodes làser i LED
LL’’ús de les fibres òptiques ha anatús de les fibres òptiques ha anat
acompanyat del desenvolupament deacompanyat del desenvolupament de
novesnoves formes menys costoses de produirformes menys costoses de produir
llumllum, com ara els, com ara els díodes làserdíodes làser (dels(dels
punters) i elspunters) i els LEDLED (light-emitting diode)(light-emitting diode)
Es tracta deEs tracta de dispositius ceràmicsdispositius ceràmics
semiconductorssemiconductors (amb propietats d(amb propietats d’’aïllants iaïllants i
de conductors) que emeten llum quan sede conductors) que emeten llum quan se’’lsls
connecta a un corrent elèctric en unaconnecta a un corrent elèctric en una
direcció i no deixen passar el corrent quandirecció i no deixen passar el corrent quan
es connecten en la direcció contràriaes connecten en la direcció contrària
45. Tenen lTenen l’’avantatge que sónavantatge que són petitspetits, de, de baixbaix
consumconsum (50 % menys que les fonts(50 % menys que les fonts
tradicionals), altamenttradicionals), altament reemplaçablesreemplaçables,,
baratsbarats ii duradorsduradors
Comencem a disposar de LED deComencem a disposar de LED de
diferents colors i també dediferents colors i també de llum blancallum blanca
que ajudaran a reduir el consum energèticque ajudaran a reduir el consum energètic
quan reemplacen els actuals dispositiusquan reemplacen els actuals dispositius
47. La nanotecnologiaLa nanotecnologia
Els nous materials que hem vist fins araEls nous materials que hem vist fins ara
ss’’obtenen modificant la composicióobtenen modificant la composició
interna, la microestructura o lainterna, la microestructura o la
macroestructura, però sempre amacroestructura, però sempre a escalaescala
macroscòpicamacroscòpica
La gran revolució ha vingut de laLa gran revolució ha vingut de la
possibilitat depossibilitat de fer un canvi dfer un canvi d’’escalaescala
Consisteix en tractar els materials aConsisteix en tractar els materials a
escala entre lescala entre l’’atòmica i la molecularatòmica i la molecular
LaLa nanotecnologiananotecnologia és part de la ciènciaés part de la ciència
dels materials a aquesta nova escaladels materials a aquesta nova escala
48. Es preveu que la nanotecnologia tindrà unEs preveu que la nanotecnologia tindrà un
impacte a les nostres videsimpacte a les nostres vides comparable alcomparable al
que tingué el seu dia lque tingué el seu dia l’’electricitat o elselectricitat o els
mitjans de transport modernsmitjans de transport moderns
Pensem en què pot representar per a laPensem en què pot representar per a la
medicinamedicina notícies com les que llegíemnotícies com les que llegíem alal
principi del tema sobre la tècnica perprincipi del tema sobre la tècnica per
atacar tumors malignesatacar tumors malignes o la curació de lao la curació de la
diabetis 1diabetis 1, encara en fase de proves, encara en fase de proves
Hi ha un gran camí per recórrer pleHi ha un gran camí per recórrer ple
dd’’avantatgesavantatges, però també poden haver-hi, però també poden haver-hi
riscosriscos
49. LL’’escala nanoescala nano
El nom ve del fet que lEl nom ve del fet que l’’escala atomicomolecularescala atomicomolecular
és de lés de l’’ordre deordre de nanòmetresnanòmetres (1 nm = 10(1 nm = 10-9-9
m)m)
Els objectes hi són molt difícils de manipular,Els objectes hi són molt difícils de manipular,
perquèperquè les lleis físiques i químiques varienles lleis físiques i químiques varien: la: la
gravetat és massa feble i altres interaccions,gravetat és massa feble i altres interaccions,
com les forces de Van der Waals, esdevenencom les forces de Van der Waals, esdevenen
fonamentalsfonamentals
A més, elsA més, els efectes quànticsefectes quàntics no es podenno es poden
menysprear: la matèria es comporta demenysprear: la matèria es comporta de formaforma
dualdual, a la vegada com a ona i com a partícula,, a la vegada com a ona i com a partícula,
ll’’energia està quantificadaenergia està quantificada i existeixi existeix incertesaincertesa::
no podem determinar alhora la quantitat deno podem determinar alhora la quantitat de
moviment i la posició dmoviment i la posició d’’una partículauna partícula
50.
51. Nous instrumentsNous instruments
La nanotecnologia és possible gràcies alLa nanotecnologia és possible gràcies al
desenvolupament dedesenvolupament de nous instrumentsnous instruments perper
explorar la natura a la nova escalaexplorar la natura a la nova escala
El primer va ser elEl primer va ser el microscopi dmicroscopi d’’efecte túnelefecte túnel
((STMSTM,, scanning tunneling microscopescanning tunneling microscope), en), en
el qual una punta de wolframi que contéel qual una punta de wolframi que conté
UN ÚNIC ÀTOMUN ÚNIC ÀTOM al seu extrem fa unal seu extrem fa un
escombrat i mesura els nanocorrentsescombrat i mesura els nanocorrents
elèctrics que es generen entre la punta i laelèctrics que es generen entre la punta i la
mostra. No smostra. No s’’hihi ““veuenveuen”” els àtoms, sinó queels àtoms, sinó que
ss’’infereix la posició tot escombrant lainfereix la posició tot escombrant la
mostra (foto pàg. 174 llibre)mostra (foto pàg. 174 llibre)
54. Nous instrumentsNous instruments
Actualment es fan servir elsActualment es fan servir els microscopismicroscopis
de força atòmicade força atòmica ((AFMAFM,, atomic forceatomic force
microscopemicroscope), que mesuren la força entre), que mesuren la força entre
una micropalanca duna micropalanca d’’escombrat flexible i laescombrat flexible i la
mostra i es poden fer servir amb mostresmostra i es poden fer servir amb mostres
no conductoresno conductores
56. Nanotecnologia biomimèticaNanotecnologia biomimètica
La nanotecnologia vol imitar la vidaLa nanotecnologia vol imitar la vida ii
ss’’inspira en les estructures vives, com elinspira en les estructures vives, com el
DNA, que són vertaderes nanomolèculesDNA, que són vertaderes nanomolècules
igual com totaigual com tota ll’’estructura deestructura de
funcionament intracel·lularfuncionament intracel·lular, que conté, que conté
moltes altresmoltes altres ““nanomàquinesnanomàquines””, conjunts de, conjunts de
molècules que realitzen moltes funcionsmolècules que realitzen moltes funcions
57. LesLes nanovellositats de les fulles de lotusnanovellositats de les fulles de lotus,,
en mullar-se, formen gotes den mullar-se, formen gotes d’’aigua queaigua que
arrosseguen la brutícia de les fulles. Açòarrosseguen la brutícia de les fulles. Açò
ss’’aplica aaplica a pintures dpintures d’’exteriorexterior ii ceràmicaceràmica
sanitàriasanitària, l, l’’aigua llisca i es mantenenaigua llisca i es mantenen
netesnetes
Les salamandres tenen uns pèls finíssimsLes salamandres tenen uns pèls finíssims
que es disposen a distànciesque es disposen a distàncies
nanomètriques de les superfícies i formennanomètriques de les superfícies i formen
forces de Van der Waals. Els pèls sintèticsforces de Van der Waals. Els pèls sintètics
poden interessar en el món delspoden interessar en el món dels adhesiusadhesius
58. LL’’esponjaesponja ““cistella de Venuscistella de Venus”” forma unforma un
esquelet intern desquelet intern d’’agulles de sílice amb unagulles de sílice amb un
entramat semblant a una cistella de vímet.entramat semblant a una cistella de vímet.
Les cèl·lules de lLes cèl·lules de l’’esponja sesponja s’’uneixen enuneixen en
capes extrafines amb blocs nanomètricscapes extrafines amb blocs nanomètrics
dd’’òxid de silici i després sòxid de silici i després s’’enrotllen perenrotllen per
formar les agullesformar les agulles. El resultat és un. El resultat és un
material amb gran resistència imaterial amb gran resistència i
empaquetament que sempaquetament que s’’estudia com aestudia com a
model biològic per a la fibra òptica delmodel biològic per a la fibra òptica del
futurfutur
http://mentescuriosas.es/8-ejemplos-de-inventos-inspirados-en-la-naturaleza/
60. Els nanotubs de carboniEls nanotubs de carboni
Els nanotubs de carboni són una forma deEls nanotubs de carboni són una forma de
ful·lerensful·lerens, molècules tridimensionals de, molècules tridimensionals de
carboni amb formes i propietats diferents.carboni amb formes i propietats diferents.
Les que tenenLes que tenen forma de cilindreforma de cilindre
ss’’anomenenanomenen nanotubsnanotubs
Els nanotubs tenen una extraordinàriaEls nanotubs tenen una extraordinària
resistència mecànicaresistència mecànica, tot i ser molt lleugers,, tot i ser molt lleugers,
i elèctricament van des de lai elèctricament van des de la
semiconducciósemiconducció a laa la superconductivitatsuperconductivitat ii
tenen una gran capacitat detenen una gran capacitat de conducció deconducció de
la calorla calor
61. a) diamant; b) grafit; c) diamant hexagonal; d) ful·leré C60; e) ful·leré C540
f) ful·leré C70; g) carboni amorf; h) nanotub de carboni
FORMES
AL·LOTRÒPIQUES
DEL CARBONI
66. Per a saber-ne mésPer a saber-ne més
MIJANGOS, Carmen; MOYA, JoséMIJANGOS, Carmen; MOYA, José
Serafín (coord.)Serafín (coord.) Nuevos materiales en laNuevos materiales en la
sociedad del siglo XXI.sociedad del siglo XXI. Madrid: CSIC,Madrid: CSIC,
20772077
Disponible en línia a:Disponible en línia a:
www.csic.es/documentos/colecciones/divulgwww.csic.es/documentos/colecciones/divulg
acion/materiales.pdfacion/materiales.pdf
SCHULENGURG, Mathias.SCHULENGURG, Mathias. LaLa
nanotecnología. Innovaciones para elnanotecnología. Innovaciones para el
mundo del mañanamundo del mañana.. Luxemburg: ComissióLuxemburg: Comissió
Europea, 2004Europea, 2004
67. Està disponible en línia a:Està disponible en línia a:
ftp://ftp.cordis.europa.eu/pub/nanotechnologftp://ftp.cordis.europa.eu/pub/nanotechnolog
y/docs/nano_brochure_es.pdfy/docs/nano_brochure_es.pdf
The Nanotube Site:The Nanotube Site:
http://nanotube.msu.edu/http://nanotube.msu.edu/
CRICHTON, Michael.CRICHTON, Michael. Presa.Presa. Barcelona:Barcelona:
Círculo de Lectores, 2004 (Ciència ficció)Círculo de Lectores, 2004 (Ciència ficció)
Crítica a:http://www.nanotech-Crítica a:http://www.nanotech-
now.com/Chris-Phoenix/prey-critique.htmnow.com/Chris-Phoenix/prey-critique.htm
STEPHENSON, Neal.STEPHENSON, Neal. La era delLa era del
diamante.diamante. Barcelona: Ediciones B, 2004Barcelona: Ediciones B, 2004
