UNIDAD 6. NUEVAS NECESIDADES NUEVOS MATERIALES

CIENCIAS PARA EL MUNDO CONTEMPORNEO/SILVIA GARRIDO

NDICE

1. INTRODUCCIN

2. LOS PRIMEROS MATERIALES. EVOLUCIN Y CLASIFICACIN

3. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES.

4. MATERIALES NATURALES. LOS METALES. LA CORROSIN.

5. NUEVOS MATERIALES I: LOS POLMEROS. LOS PLSTICOS.

6. NUEVOS MATERIALES II: SEMICONDUCTORES y SUPERCONDUCTORES.

7. BIOMATERIALES

8. NANOTECNOLOGA

1. INTRODUCCIN

En este tema vamos a ver como el ser humano ha evolucionado a lo largo de su existencia en relacin

al control de materiales usados como herramientas, en un inicio para la defensa y la caza y

posteriormente para la mejora de la calidad de vida.

El concepto materia no suele estar ligado al concepto de materiales, y en este sentido es donde

convendra hacer hincapi en la idea de que la materia es el mundo material que nos rodea en el

planeta que habitamos. Conviene aclarar el hecho de que, para que en la actualidad dispongamos de

los objetos tecnolgicos que forman parte de nuestro entorno cotidiano, ha sido necesario

comprender la estructura de la materia, y que solo cuando hemos llegado a comprender

someramente esto es cuando se ha producido el gran salto en la evolucin y variedad de los

materiales disponibles.

1. INTRODUCCIN

Esto ha sucedido en varios momentos clave de la historia de la humanidad, entre los que se pueden destacar:

Edad del Cobre

Edad del Hierro

Revolucin Industrial del siglo XIX

Desarrollo de la electrnica durante el siglo XX.

Sin embargo, an no somos conscientes, de que en la actualidad, en este preciso momento, se est produciendo

un espectacular cambio en la concepcin del control de los materiales como consecuencia de la tecnologa que

permite la manipulacin de la materia a nivel atmico, la NANOTECNOLOGA

2. LOS PRIMEROS MATERIALES. EVOLUCIN Y CLASIFICACIN

En la naturaleza existen 90 elementos qumicos diferentes, estn clasificados en la tabla peridica por

orden creciente de su nmero atmico y de forma simple o combinada (en forma de compuestos o de

mezclas) son los ladrillos o constituyentes de todos los objetos del Universo.

Se conocen 118 elementos qumicos a fecha de 2013. Los elementos qumicos como el hidrgeno, el helio y

otros ms pesados como el hierro, se forman en el interior de las estrellas; los elementos que se encuentran

entre el hierro (26) y el Uranio (92), se liberan en las explosiones de supernovas; y se han conseguido

artificialmente en el laboratorio y en reacciones nucleares, los elementos ms pesados que el Uranio (y

tambin el tecnecio y el prometio) . En agosto de 2013 se public la existencia del elemento 115, tras varios

experimentos que lograron que fuera estable. Su nombre, provisional, fue Ununpentio (Uup)

2. LOS PRIMEROS MATERIALES. EVOLUCIN Y CLASIFICACIN

CLASIFICACIN DE LA MATERIA

Los compuestos qumicos, como el agua o el metano, son SUSTANCIAS PURAS que no pueden

separarse en sus elementos por procedimientos fsicos (filtracin, decantacin, destilacin, etc.).

Algunas de ellas se usan como materiales, principalmente los metales (hierro, oro, plata, ). Sus

elementos pueden obtenerse mediante mtodos qumicos.

En relacin a las mezclas, las ALEACIONES son mezclas homogneas realizadas artificialmente de dos o

ms elementos, de caractersticas similares, con el objeto de mejorar alguna de sus propiedades fsicas.

As, el bronce es una aleacin de cobre y estao; el acero, aleacin de hierro y carbono.

Los COMPOSITES son materiales compuestos por dos o ms materiales de propiedades fsicas y

qumicas muy diferentes, que forman a su vez sustancias muy diferentes como la madera

contrachapada, la poliamida, el cemento o el adobe, formado por barro y paja.

2. LOS PRIMEROS MATERIALES. EVOLUCIN Y CLASIFICACIN

CLASIFICACIN DE LA MATERIA

2. LOS PRIMEROS MATERIALES. EVOLUCIN Y CLASIFICACIN

2. LOS PRIMEROS MATERIALES. EVOLUCIN Y CLASIFICACIN

En tecnologa resulta adecuado clasificar los materiales atendiendo a su origen, composicin, estructura y

propiedades.

Segn su origen:

-Naturales: maderas, materiales ptreos y cermicos (arena, arcilla, ), fibras naturales (lana, seda, )

y metales (hierro, plata, oro, )

-Transformados: papel, acero, cemento, vidrio, .

-Artificiales o sintticos: plsticos y sus derivados (fibras sintticas como el nailon, poliester, la

licra )

Muchos de estos materiales, adems, pueden ser reciclados como el papel, el vidrio, el plstico

3. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

La eleccin de un material determinado para la fabricacin de un objeto depende principalmente de sus propiedades. Cada material tiene determinados usos porque tiene unas propiedades concretas. Las propiedades electromagnticas, como la conductividad, tienen relacin con la electricidad y los campos magnticos. Las propiedades trmicas, como el carcter refractario, responden al calor y a la temperatura. Las propiedades qumicas, como la resistencia a la oxidacin o a los cidos, dependen de la manera en que reacciona el material con otras sustancias. Las propiedades pticas, como la transparencia, se refieren a sus interacciones con la luz .

3. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

Las propiedades mecnicas describen el comportamiento del material frente a las fuerzas. Las principales

propiedades mecnicas de los materiales son:

Dureza: Resistencia de un material a ser perforado o rayado. Ej: Diamante

Tenacidad: Capacidad de un material de no deformarse ni romperse al aplicarle una fuerza. Ej: Acero

Plasticidad: Capacidad de un material de deformarse por una fuerza y conservar la nueva forma. Ej. Plsticos

Elasticidad: Capacidad de un material de recuperar su forma original al cesar la fuerza que lo deforma. Ej. Gomas

Ductilidad : Capacidad de un material de experimentar grandes deformaciones en fro sin romperse. Ej. Cobre

Maleabilidad : Capacidad de un material de sufrir una deformacin plstica sin roturas. Ej. Metales

Y, por ltimo, las propiedades ecolgicas como la biodegradabilidad; la toxicidad y el hecho de ser o no

reciclable.

3. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

4. MATERIALES NATURALES. LOS METALES. LA CORROSIN

Los metales y sus aleaciones son materiales de origen mineral que estn formados por uno o ms elementos metlicos. Los metales puros rara vez pueden obtenerse directamente de la naturaleza. Para aislarlos a partir de los minerales que los contienen (minerales mena), se utilizan complejos procesos de trasformacin que suponen un gran consumo de energa trmica (metalurgia) o elctrica (electrolisis).

FUNDICIN O ALTO HORNO

4. MATERIALES NATURALES. LOS METALES. LA CORROSIN

Las propiedades ms importantes de los metales son:

dureza, buena conduccin del calor y la electricidad, gran

resistencia mecnica, ductilidad, maleabilidad, se pueden

trabajar por procesos de fundicin en moldes para

formar barras, laminas, tubos, perfiles, hilos,

limaduras y son fcilmente reciclables.

Un inconveniente para su utilizacin es su tendencia a

la corrosin. Excepto algunos metales nobles, como el

oro y la plata, la mayora se oxida rpidamente en

presencia de oxgeno atmosfrico en ambientes

hmedos y salinos, formando xidos y perdiendo as

sus propiedades

CLASIFICACIN DE LOS METALES METALES FRRICOS Y NO FRRICOS