Nuevas necesidades, nuevos materialesRealizado por: Elisa Fernández, Gádor Jiménez, Eva Molina, Pilar Osorio

Para ti, gran persona: muacks

Índice

• Nuevos desafíos para la ciencia de los materiales • Materiales más resistentes y ligeros • Materiales para la energía del siglo XXI• El cuerpo en el taller • Al límite de las posibilidades• Materia gris para el futuro

Nuevos desafíos para la ciencia de los materiales

Satisfacer las necesidades de la creciente población mundial requiere desarrollos técnicos que aprovechen mejor los recursos naturales sin poner en peligro la supervivencia de las generaciones futuras

Desafíos del siglo XXI• Reducir las desigualdades en infraestructuras, alimentación,

sanidad… • Racionalizar el uso de la energía y preservar la conservación

del medio ambiente Construcción de edificios e infraestructuras

• Uso de nuevos materiales que juntos forman los composites que prometes más prestaciones con un peso menor

Nuevos desafíos para la ciencia de los materiales

En la medicina • Se ha incrementado el uso de materiales biocompatibles

estables y seguros para su utilización en implantes en el cuerpo humano • Superconductores para las técnicas de imagen • Materiales de alta tecnología, las nanopartículas

En la electrónica y tecnologías de la comunicación • Evolución continua del cristal líquido • Nuevas tecnologías derivadas de la nanotecnología,

manipulación de la materia a escala atómica, molecular y supramolecular

Nuevos desafíos para la ciencia de los materiales

Nuevos desafíos para la ciencia de los materiales

Obtención de energía• Debido a la creciente necesidad de energía y los problemas

medioambientales se han desarrollado nuevos materiales fotovoltaicos para poder extraer más energía de la luz solar.• Nuevos sistemas como la pila de combustible para la

obtención directa de corriente electrónica a partir de hidrógeno y otros combustibles

Materiales más resistentes y ligeros

• Las causas de la corrosión son múltiples:• General: La oxidación del hierro y sus aleaciones formando

capas de oxido que adelgazan la pieza.

• Bimetal: Suele ocurrir al unir acero con piezas de cobre o latón por las corrientes eléctricas creadas.

• Alveolar: Efecto similar al bimetal, produciendo una corrosión muy intensa en puntos muy concretos.

• Bacteriana: Ión sulfuro es muy corrosivo para el acero porque forma sulfuro de hierro y de manganeso.

• De fatiga y tensión: Las tensiones y deformaciones modifican la estructura de los aceros haciéndolos más sensibles a la corrosión en los puntos más críticos.

• Las medidas de protección pueden ser activas o pasivas:• Pasivas: • Utilización de aceros especiales pobres en carbono y con alto

contenido en cromo, níquel o molibdeno.• Recubrimiento de las superficies expuestas mediante

pinturas u hormigones especiales en la cimentación.• Aislamiento eléctrico de las piezas que sean de diferente

metal.

• Activas:• Paso de corrientes eléctricas continuas entre la estructura y el

medio que la rodea de modo que se impida la oxidación.• Conexión de la estructura a bloques de metales que se

oxidan más fácilmente (metal de sacrificio) que hay que reponer periódicamente.

Materiales para la energía del siglo XXI

Para la obtención y el almacenamiento de energía se necesitan:• Fuentes primarias• Tecnologías• Materiales especiales

Oportunidades para el desarrollo de materiales energéticos

La evolución tecnológica es un proceso complejo en el que intervienen:• Las necesidades del mercado• Materias primas• RecursosEstos se combinan creando sinergias.Por otra parte las fuentes renovables, presentan el inconveniente de la discontinuidad en el suministro.

El cuerpo en el tallerLa ingeniería biomédica integra diferentes especialidades científicas y técnicas, entre la que destaca la ciencia de materiales. Estos deben poseer las siguientes características:• Biocompatibilidad• Inocuidad• Estabilidad estructural• Bioactividad

Una visita al dentistaLas lesiones producidas por caries deben rellenarse una vez eliminado el tejido dañado.Primeramente apareció el oro y luego se comenzó a utilizar la amalgama de plata-mercurio.

Estética y salud

• Silicona:• Fines estéticos:

• Implantes mamarios• Inyecciones de silicona

• Reconstrucción de cuerpo :• Implante mamario tras una mastectomía

Cirugía cardíacaDispone de técnicas capaces de:• Reparar o atenuar daños en el corazón

Se utiliza el níquel-titanio con memoria de forma.

Ayudas para seguir caminandoSe ha modernizado la implantación del titanio en cadera, placas o tornillos.

Economía, recursos y atención sanitaria

• Cada vez la medicina se vuelve mas sofisticada y costosa.• Se plantea hasta donde debe llegar el sistema de atención universal.• El Ministerio de Sanidad actualiza continuamente el catálogo de

servicios que presta.

Al límite de las posibilidades• La nanotecnología es el conjunto de

conocimientos y técnicas que permiten controlar la producción de estructuras a escala atómica.

• -Nano: 10^-9 metros y se representa con el símbolo nm.

Aplicaciones de la nanotecnología• Catalizadores: minerales con poros inferiores a un

nanómetro, utilizado para fragmentar las grandes moléculas de hidrocarburos para fabricar gasolina.

• Almacenamiento de datos: obtención de microchips con transistores más pequeños que permiten menor consumo energético y mayor velocidad de cálculo.

• Encapsulado de fármacos: liposomas de 100 nm que encapsulan un fármaco para mejorar su dosificación.

• Recubrimientos: para mejorar la dureza de las cerámicas, filtros solares muy selectivos, implantes biomédicos.

• Investigación biomédica: como los puntos cuánticos que permiten visualizar la migración de células cancerosas.

• Catalizador

Nuevas maneras de ver y tocar• STM: microscopio de barrido por efecto túnel • AFM: microscopio de fuerza atómica

Ambos permiten ver los átomos uno a uno y proporcionan unas imágenes de alta resolución. STM AFM

Materia gris para el futuro

• ¿Qué es I+D?

• Investigación + Desarrollo• Las actividades de I+D implican:• Investigación fundamental y aplicada realizadas en lugares

como el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).• Investigación aplicada.• Aplicación de nuevos conocimientos en innovación

empresarial llevada a cabo en pequeñas y medianas empresas (PYME).

Materia gris para el futuro

• Para fomentar la transferencia de conocimientos existen instituciones como:• FECYT: Fundación Española de Ciencia y

Tecnología.• OTT: Oficina de Transferencia de Tecnología.• OTRIS: Oficinas de Transferencia de Resultados

de la Investigación.• Spin-off: Empresas creadas en el seno de la

universidades y el CSIC.