Materiales mcgraw

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Materiales mcgraw

  1. 1. Unidad 7Nuevos materialespara nuevas necesidades
  2. 2. 7.1. Definición y clasificación demateriales1Según su procedencia se clasifican en:• Materiales naturales: Se pueden obtener directamente del medio mediante técnicasque no implican la transformación de su naturaleza primaria.• Materiales transformados: sufren algún tipo de elaboración o manufactura previa asu utilización.• Materiales sintéticos: son fabricados de forma artificial por el ser humano a través deprocesos químicos industriales.Las propiedades a tener en cuenta a la hora de analizar un material son:técnicas ópticas sensoriales químicas mecánicas eléctricasAgrupando algunas de estas propiedades, un material sólido se puede clasificarcomo:Metálico CerámicoPolímeros (plásticos) Materiales compuestos (composites)Los materiales son sustancias (elementos o componentes) que nos permitenfabricar objetos.
  3. 3. 7.2. Materiales con historia2La evolución de las sociedades humanas ha estado ligada al desarrollo denuevos materiales.Todo natural: piedra y maderaPaleolítico: 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 demetalurgia más desarrollado (extracción y tratamiento).Materiales de la energía: petróleo y carbónUtilizados desde la Antigüedad. El carbón se convirtió en un elementoestratégico durante la Revolución Industrial. Los usos actuales del carbón sonproducción de electricidad y acero, y fabricación de cemento.El petróleo sustituyó al carbón como principal fuente de energía primaria en lasegunda mitad del siglo XX. Se utiliza en la actualidad para fabricarcombustible, cremas y vaselinas, materia prima de plásticos y asfalto paracarreteras.
  4. 4. 7.2. Materiales con historia3La era del plásticoLos plásticos o polímeros sintéticos son materiales orgánicos constituidos porlargas cadenas de unidades repetidas (monómeros) formadas principalmentepor átomos de carbono e hidrógeno.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 ellaboratorio polímeros sintéticos o plásticos a partir de metano, etileno,propileno, butileno, benceno, tolueno y otros derivados del petróleo.Propiedad característica: elásticos y fácilmente moldeables, resistencia a lacorrosión y bajo peso amplio uso.Nuevos plásticos muy prometedores:• Los bioplásticos: hechos a base de recursos naturales renovables ygeneralmente biodegradables.• Los plásticos conductores de la electricidad: fabricados añadiendo unadelgada lámina de metal al polímero.
  5. 5. 7.3. Los materiales del siglo XXI4Materiales de las nuevas tecnologíasExtracción costosa y compleja que, a menudo, causa problemas al medioambiente:Materiales en caminoEl grafeno y el siliceno pueden llegar a tener interesantes aplicaciones en laindustria fotovoltaica, para la fabricación de baterías, en la industriaaeronáutica, en electrónica, etc. y son menos contaminantes.Aluminio•Resiste a lacorrosión y es ligero.•Se utiliza para lafabricación de latasde conservas,ventanas, vehículos,bicicletas, etc.Silicio•Salvo que seasometido adeterminadascondiciones de calor,luz o carga eléctrica,es semiconductor(no conduce laelectricidad).•Se utiliza para loscomponenteselectrónicos (LEDs,memorias, etc.).Coltán•Resistencia a lacorrosión y lacapacidad desoportar altísimastemperaturas(ultrarrefractarios).•Sus dos minerales(columbita ytantalita) contienenelementosimprescindibles parael desarrollo de losmodernosdispositivoselectrónicos .Litio•El más ligero de losmateriales.•Se utiliza para lasbaterías recargablesde los móviles, losordenadoresportátiles y tambiénde los cocheseléctricos.
  6. 6. 7.4. El ciclo de los materiales5Los materiales actuales dependen de los recursos naturales existentes ennuestro planeta y deben ser sometidos a un proceso de transformación.actividad altamente impactante:coste económicorepercusión negativa para el medio ambienteEl denominado Análisis del Ciclo de Vida (ACV) estudia el impacto de unmaterial o producto sobre el medio ambiente desde que se obtienen lasmaterias primas hasta el momento en que se desecha. Por eso también seconoce 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. 7. 7.4. El ciclo de los materiales6ExtracciónTransformaciónConsumoRepercusiónLocalizaciónVentajas:• Desarrollo económico eindustrial de la sociedad• Beneficios para la vida y eldesarrollo de la humanidad• …Inconvenientes:• Agotamiento de losrecursos• Gasto desmedido de unasociedad de consumo• Aumento de los residuos• …IMPORTANTE:USO Y CONSUMORESPONSABLE
  8. 8. 7.5. Los materiales que vienen7Desafíos de cara al futuro:Minimizar los costes medioambientales, sociales y económicos de losmateriales que utilizamos.Los materiales inteligentes, también llamados activos, son aquellos capacesde reaccionar a los estímulos externos físicos o químicos, de forma reversible ycontrolable, modificando sus propiedades.Innovación• Fabricar materiales más ligeros.• Reducir los costes de fabricación.• Eliminar los componentescontaminantes o tóxicos.• Utilizar materiales biodegradables.• Facilitar tanto el reciclaje como lareutilización.• Optimizar los diferentes procesosde fabricación.• Disminuir el gasto en materiaprima.Retos• Conseguir fuentes de energíasostenible, inagotable y barata.• Conocer, manipular y controlar lamateria en su escala más pequeña.• Conseguir materiales que seadapten a diferentes condicionesexternas.

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