NUEVOS MATERIALES 1ºD-1

LOS NUEVOS MATERIALESLOS NUEVOS MATERIALES

Laura Aparicio, Sonia Frutos y Natalia Martín1ºD. Bach 1/5/2009

Los nuevos materialesLos nuevos materiales

Los nuevos materiales son uno de los ejemplos más notables de la relación entre el desarrollo científico y tecnológico,la creatividad y la innovación.

Hoy se comienza a ver como posible el sueño de diseñar y construir materiales hecho a la medida de necesidades específicas.Se trata de una auténtica revolución en la llamada ciencia de los materiales.

Para lograr este ambicioso sueño, es necesario predecir las propiedades que va a tener un material en función de su composición, de las relaciones entre los átomos que lo forman.Los diseñadores de nuevos materiales utilizan sistemas de simulación por ordenador para calcular la estructura molecular que tendría cierta combinación de átomos y deducir de ellas sus propiedades físicas y químicas.


*El aluminio: es uno de los metales más utilizados, por ser muy dúctil y maleable lo que hace que se trabaje fácilmente. Es materia prima para envases de bebidas (de las que puede reciclarse fácilmente), papel de aluminio, menaje de cocina, laminas, cubiertas y carpintería metálica, aviones.Aporta dureza y resistencia en aleaciones. También en aplicaciones relacionadas con el consumo humano, con antiácidos, aspirinas con cubierta entérica, aditivos para alimentos y desodorantes. A pesar de ser el metal más abundante de la corteza terrestre, solo puede extraerse a partir de la bauxita, mineral de aluminio, mediante un proceso que consume mucha energía y que produce unos barros muy contaminantes.

Los materiales se clasifican en cinco grandes familias: metales, semiconductores, cerámicos, polímeros y composites.

METALES: Presentan propiedades, como la alta conductividad térmica y eléctrica, densidad elevada y gran tenacidad, ductilidad, etc. Algunos se comportan como superconductores a muy bajas temperaturas y otros tienen propiedades magnéticas.

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* El zinc: se utiliza en la fabricación de pilas y, debido a su resistencia, a la corrosión, en revestimiento para evitar su oxidación, y en aleaciones para latón y bronce. La industria lo emplea para fabricar pinturas, colorantes, conservantes de la madera o ungüentos.

* El níquel: forma aleaciones con hierro, cobre, cromo o zinc de múltiples usos, como la fabricación de monedas, artículos de joyería, válvulas o intercambiadores de calor y, sobre todos, acero inoxidable.


* El litio: Se aprovecha principalmente pare espesar grasas lubricantes. Algunos de sus compuestos se usan en la elaboración de esmaltes para porcelana, para alargar la vida y el rendimiento en pilas alcalinas, y en soldaduras autógenas y para latón.

* El estaño: con él se fabrica el latón, el bronce y materiales para soldadura. Es uno de los componentes de la hojalata para los envases de bebidas o el recubrimiento interior de latas de bebidas, alimentos o aerosoles. Combinando con el carbono, forma compuestos orgánicos, necesarios en la fabricación de plásticos, materia prima de envases, cañerías, pinturas o plaguicidas.


SEMICONDUCTORES: son materiales que se pueden comportar como conductores o como aislantes, y que constituyen la base de la industria electrónica. El más representativos es el silicio, que, a temperatura ambiente, tiene propiedades de metal o de aislante.

* El silicio se usa para fabricar transistores, chips y producción de placas solares

fotovoltaicas.


CERÁMICOS: incluyen desde la sal común (NaCl) hasta los silicatos complejos. Suelen ser óxidos o carburos. Se definen como materiales no orgánicos ni metálicos.

Son muy frágiles y presentan muy baja conductividad eléctrica y térmica, por lo que en muchos casos se utilizan como aislantes.

Se distinguen cerámicas convencionales (barro, vidrio, etc.) y avanzadas (fibra óptica, placas de naves especiales, etc.).


POLÍMEROS: son el resultado de la unión de pequeñas moléculas orgánicas denominadas monómeros. Tienen baja densidad y temperatura de fusión. Constituyen uno de los materiales más recientes (principios del siglo XX) y que más repercusiones han tenido y tienen en la sociedad. Suelen obtenerse del petróleo.

* Los plásticos: son ligeros, impermeables, flexibles, baratos y muy resistentes a la corrosión, por lo que son utilizados masivamente y en diversidad de aplicaciones. Es necesario reciclarlos, ya que son muy contaminantes.


* El caucho o la goma natural: es un polímero derivado de un hidrocarburo que se obtiene del látex del árbol del caucho. Se utilizan en los neumáticos de coches, para lo cual se realiza un proceso de adición de azufre denominado vulcanización, que lo descubrió el estadounidense Good Year.

* La silicona: es un polímero de silicio, inerte y estable a altas temperaturas. Se utiliza para lubricantes, impermeabilizantes, adhesivos; y, en medicina, para fabricar lentes de contacto, válvulas cardiacas e implantes mamarios.


COMPOSITES: son materiales mixtos, obtenidos a partir de las familias anteriores (metales, cerámicos y polímeros). Generalmente, se introducen fibras en una resina polimétrica (plásticos). Se componen de varios tipos de refuerzo: fibras ópticas, largas o partículas. La matriz (polímero) le da volumen y protege a las fibras. Sus propiedades varían, de forma que se obtienen “a la carta”, es decir, se producen buscando cualidades concretas, principalmente bajo peso, tenacidad, operatividad a las altas temperaturas, etc. Al ser materiales resistentes y de bajo peso, se están utilizando en chasis y carrocerías de coches, motos o aviones. Por ejemplo, el Airbus 310 está hecho en muchas partes de su estructura con composites.No se conoce su durabilidad con precisión, ya que son materiales muy recientes, pero, como ya hemos visto, se empiezan a emplear en la construcción de edificios. Pueden ser más duraderos que el hormigón y el acero, materiales utilizados habitualmente en los edificios.


LOS SUPERCONDUCTORES: son una serie de materiales que presentan la capacidad intrínseca de ciertos materiales para conducir corriente eléctrica, con resistencia y pérdida nula de electricidad. En determinadas condiciones, no se oponen al paso de la corriente eléctrica, especialmente a temperaturas cercanas al cero absoluto (-237ºC).La superconductividad ocurre en una gran variedad de materiales, incluyendo elementos tan simples como el estaño y el aluminio, diversas aleaciones metálicas,... Este fenómeno de la superconductividad no se da en metales nobles como el oro o la plata, ni en la Mayorga de los metales ferromagnéticos.Actualmente se investiga en materiales cerámicos, que son superconductores a -200ºC, lo que abarata los costes de enfriamiento respecto a los metales y aleaciones. Con estos materiales se construyen electroimanes muy potentes, utilizados en la construcción de los aceleradores de partículas.


Centros de producción y de consumo

Los centros de producción se sitúan en los países desarrollados, que suelen carecer de recursos minerales pero cuentan con las tecnologías más avanzadas. Se abastecen de las reservas de otros países. La excepción son aquellos que en los que la transformación requiera un técnica menos avanzada o la contaminación generada por las industrias es tan elevada que no pueda adecuarse a la legislación de los países avanzados.

Los problemas de hoy día no se centran solo en la obtención de nuevos material aplicables a las nuevas tecnologías, sino al agotamiento de los recursos. El continuo desarrollo de los países industrializados y el consumo creciente de países emergentes (China), que, con altos índices de la población, han irrumpido en el mundo industrializado, provocando un consumo cada vez mayor de todo tipo de materiales y materias primas, hace que están condicionando el agotamiento de las reservas mundiales de materias primas no renovables.

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