Nuevas necesidades, nuevos materiales

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Nuevas necesidades, nuevos materiales

  1. 1. Nuevas Necesidades, Nuevos Materiales<br />Ciencias para el mundo contemporáneo<br /> 1º Bachillerato<br />Inmaculada García<br />
  2. 2. Índice<br />De materia a materiales.<br />¿De dónde obtenemos los materiales?<br />Propiedades de los materiales.<br />Tipos de materiales.<br />Materiales naturales: el papel. Los metales. La corrosión.<br />Polímeros. Clasificación. Plásticos.<br />Nuevos materiales para el siglo XXI<br />Nanociencia. Nanomateriales.<br /> La Nanotecnología. <br />
  3. 3. 1. De materia a materiales<br />La materia está constituida por átomos.<br />Los 116 átomos conocidos se recogen y organizan en la tabla periódica. <br />
  4. 4. <ul><li> ¿Cuáles son naturales?</li></ul>De ellos 90 son naturales y se han ido formando en: <br /><ul><li>Primeros instantesdel universo(H, He y Li)
  5. 5. Interior de las estrellaspor fusión del H y He (C, N, O, hasta el Fe)
  6. 6. Explosiones de supernovas(el resto, como el Au y la Ag).</li></li></ul><li><ul><li>Otra manera de organizar la materia: la complejidad de su estructura</li></ul>Los átomos son las partículas constitutivas de los elementos químicos, cada uno con sus propiedades. Por ejemplo el cobre ( Cu)<br />Los elementos se combinan para formar los compuestos químicos (de propiedades diferentes a los elementos). Por ejemplo el yeso (que tiene calcio y azufre: CaSO4 · 2H2O).<br /> Los elementos y/o compuestos se pueden mezclar para mejorar algunas de sus propiedades, adecuadas a determinadas funciones, (el Cu y el Sn se mezclan para obtener la aleacióndenominada Bronce).<br />Los materiales se pueden mezclarpara dar lugar a un material de propiedades distintas a los primeros que denominaremos composite(adobe de barro y paja, madera contrachapada o poliamida).<br />
  7. 7. Definición de material<br /><ul><li>Sustancia de la que cualquier cosa está compuesta o hecha.</li></ul>Ejemplos «convencionales»<br />madera, hormigón, acero, plástico, vidrio, papel, aluminio<br />Usados por el hombre desde el comienzo de los tiempos<br />necesarios para mantener su nivel de vida<br />adecuados a cada época<br />… y a sus posibilidades<br />
  8. 8. Criterios para la selección de un material<br /><ul><li>Propiedades físicas y mecánicas adecuadas
  9. 9. Posibilidad de procesar o manufacturar el material fácilmente
  10. 10. Solución económica
  11. 11. No nocivo para el medio ambiente</li></ul>Importancia de la investigación en nuevos materiales<br />Conocimiento de la estructura y<br />Propiedades de los materiales<br />Elección del material más adecuado (características, rentabilidad)<br />Fabricación del mejor producto para aplicación concreta<br />
  12. 12. ¿DE DÓNDE <br />OBTENEMOS <br />LOS MATERIALES?<br />
  13. 13. <ul><li>Según el origen de los materiales podemos clasificarlos en:
  14. 14. Naturales (obtenidos de la naturaleza) : madera, granito. Etc.
  15. 15. Transformados(obtenidos por transformación o mezcla de material natural): papel, caucho vulcanizado, cemento, acero, etc.
  16. 16. Artificiales o sintéticos(obtenidos de procesos químicos o físicos): plásticos, fibras artificiales, etc.
  17. 17. Reciclados(a partir de objetos del mismo material): papel, vidrio, etc.</li></li></ul><li>PROPIEDADES DE LOS MATERIALES<br />
  18. 18.
  19. 19. CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES<br />
  20. 20.
  21. 21.
  22. 22. MATERIALES NATURALES: el papel<br />LOS METALES. <br />LA CORROSIÓN METÁLICA<br />
  23. 23. MATERIALES NATURALES: El papel<br />El papel se obtiene a partir de pasta de papel elaborada <br />con tejidos vegetales.<br />La fabricación del papel<br />
  24. 24. El papel y la deforestación<br />SOLUCIONES:<br /><ul><li>Plantación y Tala controlada.
  25. 25. Reutilización fibras de papel usado.
  26. 26. Reciclado y consumo de productos de papel reciclado.</li></li></ul><li>LOS METALES. Se dividen en:<br />
  27. 27. Metalurgia<br />La Metalurgia es la ciencia y técnica de la obtención y tratamiento de los metales, desde minerales metálicos, hasta los no metálicos. <br />METALURGIA EXTRACTIVA:Obtención comercial de metales a partir de sus menas y preparación de los metales para su uso.<br />ETAPAS:<br />Extracción de la mena.<br />Pretratamiento de menas.<br />Reducción a metales libres.<br />Afino o purificación.<br />El hierro es el metal más utilizado de la corteza terrestre, siendo su principal aleación el acero.<br />
  28. 28. La siderurgia: técnica del tratamiento del mineral de hierro para obtener diferentes tipos de éste o de sus aleaciones .<br />1. Extracción del mineral<br />5. B) Transformación del arrabio en Hierro dulce o fundición de hierro<br />2. Separación <br />de menas y gangas<br />5. A) Transformación del arrabio en acero<br />3. Calcinación<br />El acero<br />4. Separación de <br />Escoria y arrabio<br />
  29. 29. <ul><li>La corrosión metálica</li></ul>La corrosiónes un ataque químico que sufre un material debido al ambiente donde se halla. <br />La corrosión típica de los metales es la corrosión electroquímica.<br />La corrosión de los metales constituye una de las pérdidas económicas más grandes de la civilización moderna. <br />
  30. 30. LOS POLÍMEROS<br />Clasificación. Los Plásticos<br />
  31. 31. <ul><li>Los plásticos</li></ul>Historia del plástico<br />Los plásticos se obtienenartificialmentea partir de pequeñas moléculas denominadas monómeros(iguales o distintos) que se van uniendo en un gran número para formar moléculas mucho mas complejas (polímeros) mediante un proceso denominado polimerización. <br />Procesos de fabricación con plásticos<br />
  32. 32. Clasificación de los polímeros<br />
  33. 33. Nuevos materiales para el siglo XXI<br />Nuevos materiales. Propiedades y aplicaciones<br />
  34. 34. Materiales cerámicos «avanzados»: la investigación en estos materiales están dirigidas a la mejora y potenciación de sus propiedades y a la corrección de sus defectos; para disminuir su fragilidad o impurezas químicas.<br /><ul><li>Materiales poliméricos «avanzados»:
  35. 35. Fibras de alto módulo: muchos polímeros cristalinos presentan extraordinarias propiedades mecánicas; las mejores propiedades se obtienen de las fibras, en las que se consigue mediante estiramiento, ordenar las cadenas de polímero en una misma dirección.</li></li></ul><li><ul><li>Nuevos materiales metálicos: soportan condiciones </li></ul>extremas más duras.<br /><ul><li>Nuevos aceros microaleados
  36. 36. Aleaciones de aluminio: aplicación en el transporte, </li></ul>sobre todo aeroespacial. Ejemplo: Airbus<br /><ul><li>Biomateriales: Han supuesto la base del desarrollo de técnicas y aplicaciones médicas. Los materiales utilizados pueden ser de origen metálico, cerámico o polimérico; aportando soluciones muy eficaces en el diseño y </li></ul> aplicación de prótesis en el organismo humano.<br />
  37. 37. <ul><li>Superconductores: Son materiales que presentan una elevada conductividad eléctrica y térmica.
  38. 38. Materiales inteligentes: Los materiales inteligentes derivan de la nanotecnología. Son materiales que poseen la capacidad de responder de forma controlada y reversible a estímulos externos (físicos o químicos). </li></ul>Materiales inteligentes<br />
  39. 39. <ul><li>El coltán</li></ul>Mezcla de dos minerales: La columbita(óxido de niobio con hierro y magnesio) y la Tantalita(óxido de tántalo con hierro y magnesio) que se encuentran juntos como parte de ciertos granitos; a partir de ellos se obtienen:<br />El Niobio (Nb):fabricación de imanes de alto poder magnético, clave del desarrollo de micromotores(discos duros), altavoces y auriculares potentes y precisos. Tiene aplicaciones para ordenadores, industria aeroespacial, levitación magnética o implantes médicos<br />El Tántalo(Ta):fabricación de condensadores, está presente en todas las baterías de móviles o aparato con baterías recargables.<br />Su valor es muy alto, por lo que controlar su producción es un negocio rentable para gobiernos, distribuidores y fabricantes. Sin embargo a la República Democrática del Congo le ha traído muchos problemas.<br />Ver <br />Documental<br />
  40. 40. NANOCIENCIA<br />NANOTECNOLOGIA. NANOMATERIALES<br />
  41. 41. NANOCIENCIA<br />Disciplina que estudiatodos los aspectos científicos a tamaño nanométrico. <br />(1 nanómetro (nm) = 10-9 m)<br />Con los microscopios de efecto túnelpodemos “ver” y “coger” los átomospara fabricar sustancias y piezas de tamaño atómico (más pequeños que las células).<br />
  42. 42. <ul><li>El carbono es el elemento más importante de nuestra existencia, es muy abundante en la naturaleza y hemos aprendido a elaborar un buen número de objetos de uso cotidiano en deportes, medicina, construcción de puentes y aviones... (diamante, grafito, fibra de carbono).
  43. 43. A nivel nanoscópicoya se ha obtenido el fulereno(C60 ) en forma de balón de fútbol que podría contener las dosis de un determinado medicamento que soltaría en las proximidades de las células infectadas.
  44. 44. También se le puede dar forma de tubo (nanotubos). Hasta ahora se ha conseguido una longitud de18 mm. Estos se pueden convertir en nanocables si se combinan con un conductor (Boro) o nanointerruptorescon un semiconductor.</li></li></ul><li>LA NANOTECNOLOGIA<br />Ciencia aplicadadirigida al diseño, fabricación y aplicación de materiales y aparatos a escala nanométrica.<br />Podremos fabricar máquinas de tamaño microscópico.<br />Podremos diseñar nuevos materialesque se comportarán de una determinada manera únicamente en una situación concreta.<br />Las fábricas del futuro<br />
  45. 45. Aplicaciones<br />Aplicaciones Eléctricas.<br /><ul><li>Batería flexible de nanotubos de carbono. </li></ul>Mezclando nanotubos con papel. Baterías de papel enrollables que no se pegan.<br /><ul><li>LED.Sustituto de bombillas: más duraderas, eficaces, menor consumo y más rápidas.</li></ul>Aplicaciones electrónicas<br />*Nanochipsde unos 500 nm (0,0005).<br />Aplicaciones medicina y farmacia<br /> * Investigación con medicamentosen el interior de los Fulerenos (buckyballs).<br />
  46. 46. Aplicaciones<br /><ul><li>Aplicaciones textiles</li></ul> * Fabricación de tejidos que repelen los líquidos (fibras con nanotubos) (tapicerías...)<br /><ul><li>Aplicaciones arquitectura y urbanismo</li></ul>* Recubrimientos que repelen la pintura de los graffitis.<br />* Vidrios fotocrómicos que cambian el colorcon la luz incidente (control Tª interior de habitaciones y protección frente a rayos UV e IR).<br /> * Cerámica: sanitarios que repelen los líquidos.<br />
  47. 47. ANEXOS<br /><ul><li>La Nanotecnología
  48. 48. Nanoseries 1/5: ¿Qué es un nanotubo de carbono?
  49. 49. Nanoseries 2/5: ¿Cómo se forman los nanotubos de carbono?
  50. 50. Nanoseries 3/5: ¿Dónde usamos nanotubos de carbono?
  51. 51. Noticas sobre los nuevos avances en Nanotecnología</li>

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