Instituto tecnológico de Campeche

Arquitectura

Propiedades y comportamientos de los materiales

Asesor:Ing. Castro Lezama Jorge enrique

Alumno:Garduza Delgado Felipe Ángel

Unidad 5

VQ3

Índice

Polímero

Compuestos

Reciclados

Nanotecnología

POLIMERO

Los polímeros se definen como macromoléculas compuestas por una o varias unidades químicas (monómeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena.

Un polímero es como si uniésemos con un hilo muchas monedas perforadas por el centro, al final obtenemos una cadena de monedas, en donde las monedas serían los monómeros y la cadena con las monedas sería el polímero.

La parte básica de un polímero son los monómeros, los monómeros son las unidades químicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un polímero, por ejemplo el monómero del polietileno es el etileno, el cual se repite x veces a lo largo de toda la cadena.

Polietileno = etileno-etileno-etileno-etileno-etileno-……

En función de la repetición o variedad de los monómeros, los polímeros se clasifican en:

Homopolímero - Se le denomina así al polímero que está formado por el mismo monómero a lo largo de toda su cadena, el polietileno, poliestireno o polipropileno son ejemplos de polímeros pertenecientes a esta familia.

Copolímero - Se le denomina así al polímero que está formado por al menos 2 monómeros diferentes a lo largo de toda su cadena, el ABS o el SBR son ejemplos pertenecientes a esta familia.

Las formaciones de las cadenas poliméricas se producen mediante las diferentes polireacciones que pueden ocurrir entre los monóneros, estas polireacciones se clasifican en:

Polimerización Policondensación Poliadición

En función de cómo se encuentren enlazadas o unidas (enlaces químicos o fuerzas intermoleculares) y la disposición de las diferentes cadenas que conforma el polímero, los materiales poliméricos resultantes se clasifican en:

Termoplásticos

¿Que es un termoplástico?

Los termoplásticos hacen referencia al conjunto de materiales que están formados por polímeros que se encuentran unidos mediante fuerzas intermoleculares o fuerzas de Van der waals, formando estructuras lineales o ramificadas.

Un material termoplástico lo podemos asemejar a un conjunto de cuerdas enredadas que tenemos encima de una mesa, cuanto mayor sea el grado de enredo de las cuerdas mayor será el esfuerzo que tendremos que realizar para separar las cuerdas unas de otro dado a que el rozamiento que se produce entre cada una de las cuerdas ofrece resistencia a separarlas, en este ejemplo la cuerda representa a los polímeros y el rozamiento representa las fuerzas intermoleculares que los mantiene unidos.

En función del grado de las fuerzas intermoleculares que se producen entre las cadenas poliméricas, estas pueden adoptar dos tipos diferentes de estructuras, estructuras amorfas o estructuras cristalinas, siendo posible la existencia de ambas estructuras en un mismo material termoplástico.

Estructura amorfa - Las cadenas poliméricas adquieren una estructura liada, semejante a de la un ovillo de hilos desordenados, dicha estructura amorfa es la responsable directa de las propiedades elásticas de los materiales termoplásticos.

Estructura cristalina - Las cadenas poliméricas adquieren una estructura ordenada y compacta, se pueden distinguir principalmente estructuras con forma lamelar y con forma micelar. Dicha estructura cristalina es la responsable directa de las propiedades mecánicas de resistencia frentes a esfuerzos o cargas así como la resistencia a las temperaturas de los materiales termoplásticos.

Si el material termoplástico dispone de una alta concentración de polímeros con estructuras amorfas, dicho material presentará una pobre resistencia frente a cargas pero una excelente elasticidad, si por el contrario el material termoplástico dispone de una alta concentración

de polímeros con una estructura cristalina, el material presentará unas altas propiedades de resistencia frente a cargas y esfuerzos superando incluso a materiales termoestables, por otro lado presentará unas pobres propiedades elásticas aportándole su característica fragilidad.

Propiedades de los materiales termoplásticos

Pueden derretirse antes de pasar a un estado gaseoso. Permiten una deformación plástica cuando son calentados. Son solubles en ciertos solventes. Se hinchan ante la presencia de ciertos solventes. Buena resistencia al fenómeno de fluencia.

Ejemplos y aplicaciones de materiales termoplásticos:

Polietileno de alta presión como material rígido aplicado para cubiertas de máquinas eléctricas, tubos, etc..

Polietileno de baja presión como material elástico usado para el aislamiento de cables eléctricos, etc..

Poliestireno aplicado para aislamiento eléctrico, empuñaduras de herramientas... Poliamida usada para la fabricación de cuerdas, correas de transmisión, etc... PVC o cloruro de polivinilo para la fabricación de materiales aislantes, tubos,

envases, etc...

Ejemplos de adhesivos termoplásticos:

Acrilatos Cianoacrilatos Epoxy curados mediante radiación ultravioleta Acrilatos curados mediante radiación ultravioleta

Ahora que ya conoces a los termoplásticos ¿sabías que la mayoría de envases que contienen bebidas refrescantes están fabricados con materiales termoplásticos?

Elastómeros

Los elastómeros hacen referencia al conjunto de materiales que formados por polímeros que se encuentran unidos por medio de enlaces químicos adquiriendo una estructura final ligeramente reticulada.

Un elastómero lo podemos asimilar al siguiente ejemplo, imaginemos que encima de una mesa tenemos un conjunto de cuerdas entremezcladas unas con otras, cada uno de estas cuerdas es lo que llamamos polímero, tendremos que aplicar un esfuerzo relativamente pequeño si queremos separar las cuerdas unas de otras, ahora comenzamos a realizar nudos entre cada una de las cuerdas, apreciando que conforme más nudos realizamos más ordenado y rígido se vuelve el conjunto de las cuerdas, los nudos de nuestra cuerda es lo que representa a los enlaces químicos, con un cierto grado de nudos, o enlaces químicos, necesitamos tensionar con mayor fuerza el conjunto de cuerdas con objeto de separarlas, además observamos que cuando tensionamos la longitud de las cuerdas aumentan y cuando dejamos de tensionar el tamaño de las cuerdas vuelven a la longitud inicial.

La principal característica de los elastómeros es su alta elongación o elasticidad y flexibilidad que disponen dichos materiales frente a cargas antes de fracturarse o romperse.

En función de la distribución y grado de unión de los polímeros, los materiales elastómeros pueden disponer de unas características o propiedades semejantes a los materiales termoestables o a los materiales termoplásticos, así pues podemos clasificar los materiales elastómeros en:

Elastómeros termoestables - son aquellos elastómeros que al calentarlos no se funden o se deforman

Elastómeros termoplásticos - son aquellos elastómeros que al calentarlos se funden y se deforman.

Propiedades de los materiales elastómeros:

No se pueden derretir, antes de derretirse pasan a un estado gaseoso Se hinchan ante la presencia de ciertos solventes Generalmente insolubles. Son flexibles y elásticos. Menor resistencia al fenómeno de fluencia que los termoplásticos

Ejemplos y aplicaciones de materiales elastómeros:

Goma natural - material usado en la fabricación de juntas, tacones y suelas de zapatos.

Poliuretanos - Los poliuretanos son usados en el sector textil para la fabricación de prendas elásticas como la lycra, también se utilizan como espumas, materiales de ruedas, etc...

Polibutadieno - material elastómero utilizado en las ruedas o neumáticos de los vehículos dadas la extraordinaria resistencia al desgaste.

Neopreno - Material usado principalmente en la fabricación de trajes de buceo, asi como aislamiento de cables, correas industriales, etc...

Silicona - Material usado en una gama amplia de materiales y áreas dado a sus excelentes propiedades de resistencia térmica y química, las siliconas se utilizan en la fabricación de chupetes, prótesis médicas, lubricantes, moldes, etc...

Ejemplos de adhesivos elastómeros:

Adhesivos de poliuretanos de 2 componentes. Adhesivos de poliuretanos de 1 componente de curado mediante humedad. Adhesivos en base siliconas. Adhesivos de silanos modificados.

Ahora que ya conoces a los elastómeros ¿sabías que todos los neumáticos de cualquier vehículo están fabricados con materiales elastómeros?

Termoestables

Los termoestables hacen referencia al conjunto de materiales formados por polímeros unidos mediante enlaces químicos adquiriendo una estructura final altamente reticulada.

La estructura altamente reticulada que poseen los materiales termoestables es la responsable directa de las altas resistencias mecánicas y físicas (esfuerzos o cargas, temperatura...) que presentan dichos materiales comparados con los materiales termoplásticos y elastómeros. Por contra es dicha estructura altamente reticulada la que aporta una baja elasticidad, proporcionando a dichos materiales su característica fragilidad.

Imaginemos que encima de una mesa tenemos un conjunto de cuerdas entremezcladas unas con otras, tendremos que aplicar poco esfuerzo si queremos separar las cuerdas unas de otras, ahora comenzamos a realizar nudos entre cada una de las cuerdas, apreciamos que conforme más nudos realizamos más ordenado y rígido se vuelve el conjunto de las cuerdas, cuanto más nudos realicemos más esfuerzo necesitaremos aplicar para separarlos, en este simil las cuerdas representan a los polímeros y los nudos representan a los enlaces químicos que hacen a los polímeros estar fuertemente unidos unos con otros y formar estructuras poliméricas altamente reticuladas, o lo que es lo mismo formar materiales termoestables.

Unos los parámetros característicos de los materiales termoestables es el punto de gelificación o punto de gel, el cual se refiere al momento en el que el material pasa de una manera irreversible de un estado liquido-viscoso a un estado sólido durante el proceso de curado o reticulado, una vez se ha traspasado dicho punto de gelificación el material deja de fluir y no puede ser moldeado o procesado de nuevo.

Uno de los aspectos negativos que presentan los materiales termoestables es su nula capacidad de reciclaje dado a que una vez han solificado o curado es imposible volver a una fase líquida del material, los materiales termoestables tienen la propiedad de no fundirse o deformarse en presencia de temperatura o calor, antes pasarán a un estado gaseoso que a un estado líquido.

Propiedades de los materiales termoestables.

No se pueden derretir, antes de derretirse pasan a un estado gaseoso Generalmente no se hinchan ante la presencia de ciertos solventes Son insolubles. Alta resistencia al fenómeno de fluencia

Ejemplos y aplicaciones de materiales termoestables:

Resinas epoxi - usados como materiales de pintura y recubrimientos, masillas, fabricación de materiales aislantes, etc...

Resinas fenólicas - empuñaduras de herramientas, bolas de billar, ruedas dentadas, materiales aislantes, etc...

Resinas de poliéster insaturado - fabricación de plásticos reforzados de fibra de vidrio conocidos comúnmente como poliester, masillas, etc...

Ejemplos de adhesivos termoestables:

Adhesivos de Epoxy Adhesivos de Poliéster insaturados Adhesivos de Poliuretano de 1 componente curado mediante calor Adhesivos anaeróbicos

Ahora que ya conoces a los termoestables ¿sabías que las carrocerías de los formulas 1 están fabricadas con materiales termoestables?

En función de la composición química, los polímeros pueden ser inorgánicos como por ejemplo el vidrio, o pueden ser orgánicos como por ejemplo los adhesivos de resina epoxi, los polímeros orgánicos se pueden clasificar a su vez en polímeros naturales como las proteínas y en polímeros sintéticos como los materiales termoestables.

Existen diferentes parámetros que miden las propiedades de los polímeros como el radio de giro, la densidad del polímero, la distancia media entre las cadenas poliméricas, la longitud del segmento cuasi-estático dentro de las cadenas poliméricas, etc...

Entre las propiedades que definen las propiedades de los polímeros, las más importantes son:

La temperatura de transición vítrea del polímero

El peso medio molecular del polímero

La temperatura de transición vítrea determina la temperatura en la cual el polímero cambia radicalmente sus propiedades mecánicas, cuando la temperatura de transición vitrea es ligeramente inferior a la temperatura ambiente el polímero se comporta como un material elástico (elastómero), cuando la temperatura de transición vitrea es superior a la temperatura ambiente el polímero se comporta como un material rígido (termoestable).

El peso molecular medio determina de manera directa tanto el tamaño del polímero así como sus propiedades tanto químicas como mecánicas (viscosidad, mojado, resistencia a la fluencia, resistencia a la abrasión …), polímeros con alto peso molecular medio corresponden a materiales muy viscosos.

Existen un gran abanico de materiales cuya composición se basan en polímeros, todos los plásticos, los recubrimientos de pintura, los adhesivos, los materiales compuestos, etc... son ejemplos de materiales basados en polímeros que utilizamos en nuestro dia a dia.

Usos de algunos polímetros

Pvc: l PVC es el producto de la polimerización del monómero de cloruro de vinilo a policloruro de vinilo. La resina que resulta de esta polimerización es la más versátil de la familia de los plásticos; pues además de ser termoplástico, a partir de ella se pueden obtener productos rígidos y flexibles. A partir de procesos de polimerización, se obtienen compuestos en forma de polvo o pellet, plastisoles, soluciones y emulsiones.

Además de su gran versatilidad, el PVC es la resina sintética más compleja y difícil de formular y procesar, pues requiere de un número importante de ingredientes y un balance adecuado de éstos para poder transformarlo al producto final deseado.

Estireno: hidrocarburo aromático derivado del benceno, que se encuentra en ciertos aceites esenciales del alquitrán de la hulla. Es un líquido aromático e incoloro, soluble en alcoholo

y éter. Tiene gran importancia industrial, ya que ha dado lugar a la preparación de una resina sintética, el poliestireno.

Politeno: El politeno (o polietileno) es uno de los plásticos mas conocidos. Se lo emplea para fabricar muchos artículos de uso diario, como vasos, baldes, bolsitas, etc. ahora se lo emplea para construir cañerías para agua, con la ventaja de que es liviano y fácil de manejar. Como es resiente a los ácidos e irrompible, los frascos de politeno son muy útiles para almacenar productos químicos.

Polipropileno: El polipropileno (PP) es el polímero termoplástico, parcialmente cristalino, que se obtiene de la polimerización del propileno (o propeno). Pertenece al grupo de las poliolefinas y es utilizado en una amplia variedad de aplicaciones que incluyen empaques para alimentos, tejidos, equipo de laboratorio, componentes automotrices y películas transparentes. Tiene gran resistencia contra diversos solventes químicos, así como contra álcalis y ácidos.

Orlón: El orlón es un componente común del punto, como sustituto de la lana.

Teflón: politetrafluoretileno (PTFE) es un polímero similar al polietileno, donde los átomos de hidrógeno están sustituidos por flúor.

La fórmula química del monómero es CF2=CF2. Y el polímero la que se muestra en la figura. Abajo la resina PFA

Uno de los primeros usos que se dio a este material fue en el Proyecto Manhattan como recubrimiento de válvulas y como sellador en tubos que contenían hexafluoruro de uranio (material altamente radioactivo).

Acrílica: Fue uno de los productos químicos utilizados por Carothers y su equipo en la investigación fundamental sobre altos polímeros que se llevó a cabo en la compañía Du Pont. Du Pont desarrollo una fibra acrílica en 1944 e inició la producción comercial de las mismas en 1950. Se le dio el nombre comercial de Orlón.

Silicona: La silicona es un polímero inodoro e incoloro hecho principalmente de silicio. La silicona es inerte y estable a altas temperaturas, lo que la hace útil en gran variedad de aplicaciones industriales, como lubricantes, adhesivos, impermeabilizantes, y en aplicaciones médicas, como prótesis valvulares cardíacas e implantes de mamas.

Resina: La resina es cualquiera de las sustancias de secreción de las plantas con aspecto y propiedades más o menos análogas a las de los productos así denominados. Del latín resina. Se puede considerar como resina las sustancias que sufren un proceso de polimerización o secado dando lugar a productos sólidos siendo en primer lugar líquidas.

Nylon 66: Los nylon son uno de los polímeros más comunes usados como fibra. En todo momento encontramos nylon en nuestra ropa, pero también en otros lugares, en forma de termoplástico. El verdadero éxito del nylon vino primeramente con su empleo para la

confección de medias femeninas, alrededor de 1940. Fueron un gran suceso, pero pronto se hicieron muy difíciles de conseguir, porque al año siguiente los Estados Unidos entraron en la Segunda Guerra Mundial y el nylon fue necesario para hacer material de guerra, como cuerdas y paracaídas.

Plástico pva: en su significación más general, se aplica a las sustancias de distintas estructuras y naturalezas que carecen de un punto fijo de ebullición y poseen durante un intervalo OLADE temperaturas propiedades de elasticidad y flexibilidad que permiten moldearlas y adaptarlas a diferentes formas y aplicaciones. Sin embargo, en sentido restringido, denota ciertos tipos de materiales sintéticos obtenidos mediante fenómenos de polimerización o multiplicación artificial de los átomos de carbono en las largas cadenas moleculares de compuestos orgánicos derivados del petróleo y otras sustancias naturales.

Hoy día en el mundo, el plástico se ha fabricado con la finalidad de satisfacer las necesidades del hombre en la vida cotidiana que en siglos anteriores no se podía realizar. La palabra plástico se usó originalmente como adjetivo para denotar un cierto grado de movilidad y facilidad para adquirir cierta forma.

Poliuretano: El poliuretano es una resina sintética que se obtiene mediante condensación de poliésteres; se caracteriza por su baja densidad y son muy utilizados como aislantes térmicos y espumas recipientes, elastómeros durables, adhesivos y selladores de alto rendimiento, pinturas, fibras, sellos, empaques, juntas, preservativos, partes automotrices, en la industria de la construcción, del mueble y múltiples aplicaciones más.

Materiales Compuestos

Los materiales compuestos se forman a partir de la unión de dos otros materiales para conseguir la combinación de propiedades que no es posible obtener en los materiales originales. Estos materiales ofrecen como gran ventaja, una importante flexibilidad en el diseño. Esto significa la posibilidad de diseñar y fabricar el material según las especificaciones concretas exigidas. Esto implica que, partiendo del diseño más eficiente (por ejemplo, una estructura aeroespacial, un automóvil, el casco de un barco o un motor eléctrico), podemos fabricar el material que permita construir dicho dispositivo. Estos compuestos pueden seleccionarse para lograr combinaciones poco usuales de rigidez, resistencia, peso, rendimiento a alta temperatura, resistencia a la corrosión, dureza o conductividad.

Algunos materiales compuestos son:

Materiales compuestos para la construcción (hormigón…) Plásticos reforzados con fibra Compuestos metálicos Compuestos cerámicos

Los materiales compuestos se utilizan en la industria automovilística, naval, aeronáutica, aeroespacial, electrónica, en la cirugía ortopédica para material deportivo y en la construcción, reemplazando a los metales y otros materiales en muchas aplicaciones.

 

Desde CIT UPC ponemos a disposición de las empresas e instituciones nuestro conocimiento y experiencia en el ámbito de los Materiales Compuestos, dentro de las Tecnologías de los Materiales, ofreciendo:

Estudio de la estructura y la integridad estructural, fiabilidad y comportamiento en servicio  de materiales compuestos de matriz metálica, materiales cerámicos compuestos y  nanocompuestos de matriz cerámica.

Recubrimientos y materiales multicapa (barreras térmicas, pilas de combustible de óxido sólido,…).

Desarrollo de nuevas técnicas de caracterización en micro y nano mecánica. Desarrollo de  compuestos nano estructurados. Espumas multifuncionales. Bio compuestos

Caracterización y diseño de biomateriales para la sustitución, la regeneración y / o la reparación funcional de tejidos y órganos, y la liberación controlada de fármacos.

Material compuesto

Tejido de fibra de carbono.

En ciencia de materiales reciben el nombre de materiales compuestos aquellos materiales que se forman por la unión de dos materiales para conseguir la combinación de propiedades que no es posible obtener en los materiales originales. Estos compuestos pueden seleccionarse para lograr combinaciones poco usuales de rigidez, resistencia, peso, rendimiento a alta temperatura, resistencia a la corrosión, dureza o conductividad.1 Los materiales son compuestos cuando cumplen las siguientes características:

Están formados por dos o más componentes distinguibles físicamente y separables mecánicamente.

Presentan varias fases químicamente distintas, completamente insolubles entre sí y separadas por una interfase.

Sus propiedades mecánicas son superiores a la simple suma de las propiedades de sus componentes (sinergia).

No pertenecen a los materiales compuestos los materiales polifásicos, como las aleaciones metálicas, en las que mediante un tratamiento térmico se cambia la composición de las fases presentes.2

Estos materiales nacen de la necesidad de obtener materiales que combinen las propiedades de los cerámicos, los plásticos y los metales. Por ejemplo, en la industria del transporte son necesarios materiales ligeros, rígidos, resistentes al impacto y que resistan bien la corrosión y el desgaste, propiedades éstas que rara vez se dan juntas.

A pesar de haberse obtenido materiales con unas propiedades excepcionales, las aplicaciones prácticas se ven reducidas por algunos factores que aumentan mucho su costo, como la dificultad de fabricación o la incompatibilidad entre materiales.

La gran mayoría de los materiales compuestos son creados artificialmente, pero algunos, como la madera y el hueso, aparecen en la naturaleza.

Estructura

Aunque existe una gran variedad de materiales compuestos, en todos se pueden distinguir las siguientes partes:

Agente reforzante: es una fase de carácter discreto y su geometría es fundamental a la hora de definir las propiedades mecánicas del material.

Fase matriz o simplemente matriz: tiene carácter continuo y es la responsable de las propiedades físicas y químicas. Transmite los esfuerzos al agente reforzante. También lo protege y da cohesión al material.

Clasificación

Los materiales compuestos se pueden dividir en cuatro grandes grupos:

Materiales compuestos reforzados con partículas

Están compuestos por partículas de un material duro y frágil dispersas discreta y uniformemente, rodeadas por una matriz más blanda y dúctil.

Tipos:

Compuestos con partículas propiamente dichas.

Materiales compuestos endurecidos por dispersión

El tamaño de la partícula es muy pequeño (diámetro entre 100 y 2500 μ). A temperaturas normales, estos compuestos no resultan más resistentes que las aleaciones, pero su resistencia disminuye con el aumento de la temperatura. Su resistencia a la termofluencia es superior a la de los metales y aleaciones.

Sus principales propiedades son:

La fase es generalmente un óxido duro y estable. El agente debe tener propiedades físicas óptimas. No deben reaccionar químicamente el agente y la fase. Deben unirse correctamente los materiales.

Materiales compuestos reforzados con fibras

Un componente suele ser un agente reforzante como una te: fibra de vidrio, cuarzo, kevlar, Dyneema o fibra de carbono que proporciona al material su resistencia a la tracción, mientras que otro componente llamado matriz, que suele ser una resina como epoxy o poliéster, envuelve y liga las fibras, transfiriendo la carga de las fibras rotas a las intactas y entre las que no están alineadas con las líneas de tensión. También, a menos que la matriz elegida sea especialmente flexible, evita el pandeo de las fibras por compresión. Algunos compuestos utilizan un agregado en lugar de una matriz.

En términos de fuerza, las fibras (responsables de las propiedades mecánicas) sirven para resistir la tracción, la matriz (responsable de las propiedades físicas y químicas) para resistir las deformaciones, y todos los materiales presentes sirven para resistir la compresión, incluyendo cualquier agregado.

Los golpes o los esfuerzos cíclicos pueden causar que las fibras se separen de la matriz, lo que se llama delaminación.

Materiales compuestos estructurales

Panel sándwich con núcleo en forma de panal.

Están formados tanto por compuestos como por materiales sencillos y sus propiedades dependen fundamentalmente de la geometría y de su diseño. Los más abundantes son los laminares y los llamados paneles sándwich.

Los laminares están formadas por paneles unidos entre si por algún tipo de adhesivo u otra unión. Lo más usual es que cada lámina esté reforzada con fibras y tenga una dirección preferente, más resistente a los esfuerzos. De esta manera obtenemos un material isótropo, uniendo varias capas marcadamente anisótropas. Es el caso, por ejemplo, de la madera contrachapada, en la que las direcciones de máxima resistencia forman entre sí ángulos rectos.

Los paneles sándwich consisten en dos láminas exteriores de elevada dureza y resistencia, (normalmente plásticos reforzados, aluminio o incluso titanio), separadas por un material menos denso y menos resistente, (polímeros espumosos, cauchos sintéticos, madera balsa o cementos inorgánicos). Estos materiales se utilizan con frecuencia en construcción, en la industria aeronáutica y en la fabricación de condensadores eléctricos multicapas.

Ejemplos de materiales compuestos

Plásticos reforzados con fibra: o Clasificados por el tipo de fibra:

Madera (fibras de celulosa en una matriz de lignina y hemicelulosa) Plástico reforzado de fibra de carbono o CFRP o Plástico reforzado con vidrio (GRP, GFRP o, informalmente, "fibra

de vidrio")o Clasificados por la matriz:

Termoplásticos reforzados por fibra larga. Termoplásticos tejidos de vidrio. Compuestos termoformados o termoestables.

Compuestos de matriz metálica o MMCs: o Cermet (cerámica y metal).o Fundición blanca.

Metal duro (carburo en matriz metálica)o Laminado metal-intermetal.

Compuestos de matriz cerámica: o Hormigón/Concretoo Carbono-carbono reforzado (fibra de carbono en matriz de grafito).o Hueso (matriz ósea reforzada con fibras de colágeno)o Adobe (barro y paja)

Compuestos de matriz orgánica/agregado cerámico o Madreperla o nácaro Concreto asfáltico

Madera mejorada o Contrachapado

o Tableros de fibra orientada (OSB).o Trexo Weatherbest (fibra de madera reciclada en matriz de polietileno)o Pykrete (aserrín en matriz de hielo)o

Otra clasificación de los materiales compuestos

1.- Clasificación según la forma de los constituyentes

Composites fibrosos: el refuerzo es una fibra, es decir, un material con una relación longitud-diámetro muy alta. Las fibras pueden ser continuas o discontinuas (estas últimas pueden ser aleatorias o unidireccionales). Ejemplo: epoxi con fibra de vidrio.

Composites particulados: el refuerzo son partículas equiaxiales, es decir, las dimensiones de las partículas son aproximadamente iguales en todas las direcciones. Ejemplo: caucho reforzado con negro de humo.

Composites estructurales: son materiales constituidos por la combinación de materiales compuestos y materiales homogéneos. Se clasifican a su vez en materiales laminados (constituidos por apilamiento de láminas paralelas) o paneles sándwich (compuestos de núcleo y tapas)

2.- Clasificación según la naturaleza de los constituyentes

Composites de matriz orgánica (polímeros).- presentan baja densidad- posibilidad de obtención de piezas complicadas- son los más utilizados en la actualidadEntre sus desventajas se incluye la poca resistencia frente al fuego.

Composites de matriz metálica (aleaciones de aluminio, titanio y magnesio)- mayor duración- elevada conductividad térmica y eléctrica- no absorben humedad- mayor resistencia al desgasteSu principal desventaja es su alto precio

Composites de matriz mineral (cerámica): alúmina, CSi (carburo de silicio), etc.Destacan porque resisten temperaturas elevadas y su principal desventaja su fragilidad y baja resistencia a choques térmicos.

3.- Clasificación según el tamaño de la fase dispersa

Microcomposites o composites convencionales: el tamaño del refuerzo es del orden de la micra (10-6 m). A pesar de las mejores propiedades mecánicas de estos composites, también presentan problemas:- dificultad de procesado- no se pueden procesar para obtener láminas o fibras

Estos problemas son consecuencia de la diferencia de tamaño entre el refuerzo y los componentes de la matriz (cadenas de polímero en el caso de los composites de matriz orgánica). Esta diferencia da lugar a interacciones débiles entre la matriz y la interfase.Para evitar este problema y mejorar las interacciones se ha desarrollado un nuevo tipo de composite:

Nanocomposites: el tamaño del refuerzo es del orden del nanómetro (10-9 m=10-3micras). En este caso, las interacciones matriz-refuerzo se dan a nivel molecular.

Aplicaciones y limitaciones de los materiales compuestos

Las aplicaciones actuales exigen materiales de baja densidad y buenas propiedades mecánicas (elevada rigidez y resistencia). Esta combinación de propiedades no se puede

conseguir con los materiales convencionales: metales, polímeros y cerámicos. El desarrollo de los composites ha permitido la mejora de las propiedades de los materiales.Ventajas que presentan los materiales compuestos- Alta resistencia específica (resistencia/densidad) y rigidez específica (rigidez/densidad)- Posibilidad de adaptar el material el esfuerzo requerido gracias a la anisotropía

Los materiales compuestos de matriz polimérica se utilizan en la industria automovilística, naval, aeronáutica, aeroespacial, electrónica, de material deportivo y de la construcción, reemplazando a los metales y otros materiales en muchas aplicaciones.

Perfiles

Tubos

Techo de tractor (PP y fibra de vidrio)

Frente de camión (Resina poliéster y fibra de vidrio)

Postes de tendido eléctrico (Resina poliéster y fibra de vidrio)

Bote de fibra poliéster y fibra de vidrio

Avión espía no tripulado (Resina epoxi y fibra de carbono)

Materiales híbridos de refuerzoEstán formados por la conjunción de dos o más tipos de fibras. La combinación más utilizada está formada por fibras de vidrio y carbono en matriz polimérica. El compuesto obtenido tiene mejores propiedades que si sólo tuviera fibra de vidrio y es más barato que si estuviera formado únicamente por fibras de carbono.Las fibras se pueden alinear y mezclar íntimamente o se pueden laminar en capas alternadas.

MATERIALES COMPUESTOS DE MATRIZ ORGÁNICA: INTERFASE Y ARQUITECTURA

Las propiedades mecánicas de un material compuesto dependen de las propiedades de sus componentes, fibra y matriz y de la unión entre ambas, es decir, de la interfase. Es especialmente importante:- la unión entre fibra y matriz- la transmisión de esfuerzos mecánicos entre ambasPara obtener el material compuesto la matriz debe estar en estado fluido e impregnar bien el refuerzo. De esta forma, se consigue una buena unión en la interfase.La impregnabilidad o mojado se define como la capacidad de un líquido para extenderse por una superficie sólida. Una buena impregnabilidad significa que la matriz fluirá perfectamente por la superficie del refuerzo y desplazará todo el aire.

Unión en la interfaseExisten diferentes tipos de unión en la interfase.a) Unión mecánicaLas rugosidades entre ambas superficies dan lugar a la unión. A mayor rugosidad más efectiva es la unión en la interfase. Este tipo de unión es poco efectiva para esfuerzos de tracción pero efectiva para esfuerzos cortantes.b) Unión electrostáticaEste tipo de unión se da cuando una de las superficies tiene carga positiva y la otra negativa.c) Unión químicaSe da cuando la superficie del refuerzo tiene grupos químicos compatibles con grupos químicos de la matriz. La resistencia de la unión depende del número de uniones por unidad de área.

d) Unión mediante interdifusiónEn este tipo de unión la superficie del refuerzo y de la matriz tienen cadenas poliméricas que se difunden entre ellas. La resistencia de esta unión depende del número de entrelazamientos entre cadenas y aumenta con la adición de disolventes o plastificantes.

Interfase matriz-fibraPara mejorar la unión entre los grupos óxido de la superficie de la fibra de vidrio y de la matriz se utilizan unas sustancias denominadas agentes de acoplamiento de tipo silano (Fórmula del silano: SiH4).

Arquitectura de los materiales compuestos de matriz orgánicaTeniendo en cuenta la arquitectura de los materiales compuestos de matriz orgánica, existen dos tipos de composites:1) Plásticos reforzados: están constituidos por matrices en las que se introducen refuerzos de tipo fibra o partícula.2) Materiales compuestos estructurales: están formados por materiales compuestos y homogéneos y sus propiedades no sólo dependen de los materiales constituyentes sino de la geometría del diseño de los elementos estructuralesPueden ser de dos tipos:- Materiales compuestos laminares: formados por láminas o paneles que tienen una dirección preferente con elevada resistencia.- Paneles sandwich: compuestos de núcleo y alas.

1) Plásticos reforzadosLas propiedades de los materiales compuestos dependen básicamente de la relación volumétrica fibra/matriz y de la ordenación de las fibras en la matriz.a) Efecto de la fracción volumétrica de fibraCuanta más alta es la fracción volumétrica de fibras en el material compuesto, mayor es el módulo de elasticidad y la resistencia.Tecnológicamente, los materiales compuestos con fases dispersas en forma de fibras son los más importantes ya que permiten conseguir elevada resistencia y rigidez a baja densidad, es decir, elevada resistencia específica y alto módulo específico.b) Influencia de la orientación y concentración de la fibraLa orientación relativa también influye en las propiedades del material compuesto.

Existen dos tipos de orientación: alineación paralela y alineación al azar. Las fibras continuas se presentan alineadas, mientras que las fibras discontinuas se pueden presentar alineadas u orientadas al azar.

- Materiales compuestos con fibras continuas y alineadas: las propiedades dependen de la dirección en la que se miden (anisotropía). La dirección longitudinal es la que presenta mayor grado de reforzamiento. En la dirección transversal el reforzamiento es prácticamente nulo. Los esfuerzos aplicados en otras direcciones encuentran resistencias comprendidas entre estos extremos.La mayoría de compuestos laminares constan de varias capas superpuestas con fibras alineadas en diferentes direcciones. De esta manera, el material puede ser sometido a esfuerzos multidireccionales,- Materiales compuestos con fibras discontinuas y alineadas: la eficacia del reforzamiento es menor, pero el coste es inferior y es posible la obtención de piezas con formas complicadas.- Materiales compuestos con fibras discontinuas y orientadas al azar: se utilizan cuando las fibras están sometidas a esfuerzos totalmente multidireccionales ya que son materiales isótropos.

2) Materiales compuestos estructurales:

Materiales laminadosEstos materiales compuestos están formados por láminas apiladas y unidas por medio de un adhesivo. Las láminas pueden estar formadas por roving, mat o tejido impregnado de polímero. Las láminas pueden estar formadas por materiales diferentes y en este caso, se denominan laminados híbridos.

La orientación en cada lámina puede ser:Unidireccional: cuando todas las fibras están paralelas. Esta orientación se utiliza, por ejemplo, en palos de golf.Bidireccional: cuando la mitad de las fibras están orientadas en ángulo recto con respecto a la otra mitad. Esta orientación se utiliza en materiales para aplicaciones estructurales.Multidireccional: en este caso, el material es isotrópico.

Las propiedades da cada lámina dependen de los siguientes factores:- Naturaleza de la fibra- Presentación de la fibra (roving, mat, tejido, etc.)- Porcentaje de fibra- Orientación: el material se caracteriza por una secuencia de apilamiento, o definición de la orientación de cada lámina respecto de un eje arbitrario de referencia.

Materiales sandwichUna estructura sándwich está compuesta principalmente por tres elementos:a) Alas: compuestas por unas láminas delgadas, resistentes y generalmente con mejores propiedades que el resto de componentes. Se caracteriza por su rigidez y su resistencia a la compresión.

b) Núcleo: es un material ligero cuya función principal es separar las alas y transmitir los esfuerzos cortantes de un ala a la otra. Se caracteriza por su baja rigidez y resistencia en tracción.c) La interfase de unión entre las alas, y el núcleo, que tiene como objeto mantener unidos el núcleo y las alas y permitir la transferencia de las cargas entre ambos.

Los plásticos reforzados tienen una elevada resistencia pero su rigidez no es lo suficientemente elevada para algunas aplicaciones. Los materiales sándwich, por el contrario, presentan una elevada sin apenas incremento de peso. Estas estructuras son las más utilizadas en el área de los materiales compuestos.Los materiales sándwich presentan las siguientes ventajas:Alta resistencia y rigidez específicasAislamiento térmico y acústicoGran capacidad de absorción de energíaEntre sus desventajas destaca la complejidad del control de calidad.

Materiales utilizados para las alasa) Metálicos: acero y aleaciones de aluminiob) No metálicos: madera laminada, cemento, composites de matriz polimérica reforzados con fibra. Estos últimos son los más utilizados.

Materiales utilizados para los núcleosSe pueden utilizar diferentes materiales que deben tener las siguientes propiedades:Baja densidadResistencia a la cortaduraRigidez perpendicular a las carasAislamiento térmicoLos principales tipos de núcleo son: corrugados, nido de abeja, balsa de madera y espumas celulares.

Nido de abejaEstán formados por celdas que pueden tener diferentes formas pero la más frecuente es la celda hexagonal. Destacan por sus elevadas propiedades mecánicas (resistencia y módulos específicos). Su principal desventaja es el precio.Existen dos métodos de fabricación de núcleos de nido de abeja:- Procesos de expansiónLas láminas de material que formarán el núcleo se unen con un adhesivo y se expanden. Es el método más empleado.- Procesos de corrugado u ondulación

Las láminas sufren un proceso de ondulación al pasar entre cilindros acanalados que producen la ondulación deseada.

Para la producción de núcleos de nido de abeja se pueden utilizar diferentes materiales:- Aluminio se han utilizado mucho en la industria aeroespacial debido a sus elevadas propiedades específicas a pesar de su alto costo.- Papel Kraft: es papel impregnado con resina. Este tipo de núcleo es barato pero, aún así, presenta aceptables propiedades mecánicas.- Plástico reforzado con fibra. Se utilizan fibras de vidrio, aramida o carbono impregnadas en una matriz fenólica. Se caracteriza por presentar menor densidad que el aluminio pero peores propiedades mecánicas.

Núcleo de balsaSe caracteriza por una estructura de celdas cerradas.Este tipo de núcleo se caracteriza principalmente por su facilidad de uso, excelente durabilidad y propiedades mecánicas.

EspumasLas espumas son dispersiones de grandes volúmenes de gas en pequeños volúmenes líquidos con burbujas que crecen mucho, quedando muy cerca unas de otras, con delgadas capas de líquido entre ellas que solidifica.

Las principales ventajas de este tipo de núcleo son:Capacidad de aislamiento térmico y acústicoTransparente al radar

Su principal desventaja es su poca resistencia a la llama que puede mejorarse con la incorporación de aditivos halogenados.

Las propiedades de la espuma dependen de una serie de factores como:Composición del polímeroEstado del polímero (orientación, cristalinidad, etc.)Densidad de la espumaEstructura de las celdillasComposición del gas espumante

MATERIALES RECICLADOS USADOS EN CONSTRUCCION

Polietileno tereftalato es un tipo de plástico. Tiene diversas ventajas y propiedades, como:

Tablero de Polietileno Reciclado PrensadoAlta resistencia mecánica completamente impermeable al agua. Es ideal para aplicaciones en baños, encimeras, cajas de bañera, revestimientos de paredes, decoración y mobiliario.

Construccion SostenibleEs una manera de satisfacer las necesidades de vivienda e infraestructura del presente sin comprometer la capacidad de generaciones futuras para satisfacer sus propias necesidades en tiempos venideros.

Mampostería Los envases son triturados y así son incorporados a las mezclas cementicias, sin necesidad de desprenderle etiquetas o tapas. Por lo tanto, los bloques desarrollados con PET reciclado son una alternativa posible para la ejecución de cerramientos de construcciones, más ecológicos, más livianos y de mejor aislación térmica, además de poder construir muros de dos pisos de altura.

Regla de las tres erres "RRR"Hace referencia a estrategias para el manejo de residuos que buscan ser más sustentables con el medio ambiente y específicamente dar prioridad a la reducción en el volumen de residuos generados.

-Alta resistencia al desgaste y corrosión.-Muy buen coeficiente de deslizamiento.-Buena resistencia química y térmica.-Muy buena barrera a CO2, aceptable barrera a O2 y humedad.Pantalla acústica fonoabsorbente formada por placas auto portantes y resistentes a la intemperie. Para aplicación en parcelas, urbanizaciones, viviendas, naves industriales, campos de golf, etc.Compuestas 100 % triturado de moqueta de automoción.Materiales ReciclablesEcoplakTamocNuevo material de construcción en forma de tablero rígido fabricado a partir de un triturado de moqueta. Separaciones, mobiliario y decoración.

Aluminio RecicladoConformado 100% por aluminio, sus propiedades quimicas no se alteran. Fundido y preparado para su implementación en estructuras de ventanas y puertas y en otras estructuras como cubiertas para grandes superficies.

ReducirDisminuir la cantidad de recursos que utilizamos por medio de otros hábitos y/o técnicas.La reducción puede realizarse en 2 niveles: reducción del consumo de bienes o de energía. Objetivos:

-Reducir o eliminar la cantidad de materiales destinados a un uso único.-Adaptar los aparatos en función de sus necesidades.

-Reducir pérdidas energéticas o de recursos.ReutilizarÉsta se basa en reutilizar un objeto para darle una segunda vida útil. Todos los materiales o bienes pueden tener más de una vida útil, bien sea reparándolos para un mismo uso o con imaginación para un uso diferente.ReciclarEl reciclaje es una manera de aprovechar los materiales, sin embargo hay que recordar que al reciclar se gasta energía y se contamina al reprocesar. La mayoría de todos los materiales que usamos pueden ser reciclados y usados en otras aplicaciones.Reciclaje de MaderaLa madera recuperada es triturada y convertida en tableros de aglomerado para que vuelvan a ser consumibles. Los tableros de fibras y los de partículas, son derivados de la madera que surgen como consecuencia de su aprovechamiento integral.

Tableros AglomeradosLa gran ventaja en el uso de tableros aglomerados tiene relación con su estabilidad y consistencia uniforme en su composición. .En la construcción, los tableros aglomerados se utilizan principalmente en tabiquería interior, siendo una óptima solución para espacios interiores en general, ya sea en viviendas, espacios de plantas libres, locales comerciales, etc.

PanelEs un tablero grueso de partículas de madera unidas entre sí mediante un adhesivo ureico. Se caracteriza por una baja densidad, un mayor espesor y su variedad de formatos.Está especialmente diseñado para ser aplicado como tabique o elemento de división autosoportante para zonas no expuestas a la humedad, aislante acustico y resistente al fuego.

Placa MasisaEn construcción, Placa Masisa en general es recomendada como revestimiento de tabiques, muros y pisos de zonas no expuestas a la humedad, como también en instalaciones comerciales, utilería y escenografías.

Hierro RecicladoCon el reciclaje de hierro contribuimos al cuidado del medio ambiente, ya que el reutilizar los materiales viejos evitamos aumentar la cantidad de basura y reducimos la utilzación de recursos naturales, ahorrando también la energía que se emplearía en llevar a cabo todo este proceso.El hierro tiene unas propiedades que permiten reutilizarlo sin perder su calidad.

Acero RecicladoEl acero es uno de los metales más utilizados y reciclados en el mundo,aproximadamente

34% se reutiliza. Por cada tonelada de acero usado reciclado, se ahorra una tonelada y media de mineral de hierro y unos 500 kgr de carbón, que es el combustible utilizado en la fabricación de este metal, el consumo de energía disminuye en un 70% y el uso del agua, otro recurso natural se reduce en un 40%.

Papel RecicladoEl papel se recicla reduciéndolo a pasta de papel.Los ladrillos de papel es una tecnología que se ha estado utilizando en países desarrollados, en donde la contaminación esta muy alta y han optado por utilizar alternativas para evitar la emisión de gases y reducir el impacto ambiental. Las pruebas actualmente se están realizando donde se comprobara la durabilidad, como se adecua a las condiciones climáticas.

Concreto con Vidrio RecicladoAgrega vidrio molido al concreto como reemplazo de la arena o de grava pequeña. El vidrio molido es más ligero que la arena o la grava, así que el concreto pesa menos por pié cuadrado sin perder su fuerza. Realizar este cambio también reduce la necesidad de dañar los paisajes para tener más bancos de arena y grava.

Dexterra

se consigue con agregados decorativos mezclados con un aglutinante de cemento, para finalmente pulirse con equipos industriales. El material que se añade es principalmente vidrio reciclado; luego todo este material reciclado es lavado, triturado, y mezclado con un compuesto patentado de cemento aglutinante, puzolanas, arena y fibra.

NakedBoardEs un panel realizado 100% con material reciclado, principalmente papel. Este material tiene un aspecto tal, que salta a vista que se trata de un producto reciclado, y es que la materia prima está triturada y comprimida, dando como resultado un panel duradero y resistente a la humedad, siempre y cuando se vea expuesto por periodos cortos de tiempo. No está diseñado para aplicaciones estructurales.

NyloSheetMaterial de construcción que está compuesto en un 100% de material reciclado procedente de alfombras, y resinas libres de COV (compuestos orgánicos volátiles). Puede utilizarse con toda confianza para revestimientos ya que es impermeable, resistente al moho y a las termitas.

BloxBLOX es un tipo de bloque de construcción que está fabricado con fibras de celulosa (en un

65%) procedentes de periódicos, guías telefónicas, boletos de lotería, y lodos de la industria papelera, además de por supuesto cemento. Es un material resistente al fuego, agua, termitas, moho,.. muros realizados con este tipo de bloque son capaces de resistir vientos de hasta 354 km/h.

Adoquines de Material Reciclado.Fabricado apartir de residuos de neumáticos y de plásticos reciclados, y además en un porcentaje muy alto: el 95%. Es bastante resistente, sobre todo para tráfico peatonal y vehículos de bajo volumen, pero a diferencia de los hormigón, no absorben agua ni se agrietan con las heladas, por eso están garantizados de por vida (para un uso residencial). Son un 30% más ligeros que los de hormigón.

Ladrillo VidriadoUn tipo de azulejo que tiene las proporciones de un aplacado de ladrillo, con acabado vidriado, con el aliciente de que está fabricado con un 30-100% de contenido reciclado, barniz de plomo, y libre de compuestos orgánicos volátiles (COV).Sirviendo para el revestimiento de paramentos de interior y exterior, siendo muy adecuado tanto para edificios comerciales como residenciales.

Bio-GlassEs un material moderno hecho en su totalidad con vidrio reciclado, calentado y aglomerado bajo presión, sin aglutinantes, colorantes, cargas u otras mezclas. Es un material sin poros, inerte, se presenta tanto con superficie lisa como antideslizante, y es adecuado tanto para tableros de trabajo o mostradores, como para revestimiento de paredes y pisos.

Tejas de Vidrio (Calefacción del Hogar)Estas tejas están fabricadas con vidrio normal, teniendo el mismo peso que las tejas cerámicas, pero éstas van colocadas sobre un lienzo de nylon negro, incluyendo algunas piezas que permiten la ventilación. Como el color negro absorbe muy bien el calor del sol, la temperatura del aire interior aumenta, circula, y se emplea para calentar el agua para la calefacción o el agua caliente sanitaria de la casa, mediante un intercambiador de calor.Pavimento Ecológico para ExterioresEstá compuesto principalmente por calcín de vidrio, reactivos y áridos,un cemento de vidrio que se consigue del micronizado de residuos, que con los reactivos, agua y el árido que se desee, forma el pavimento terrizo.

Azulejos con 70% de Material RecicladoEn este producto cerámico hay un 70% de material reciclado, procedente de residuos de post-consumo, botellas de vidrio, porcelana de sanitarios…, incluso del pre-consumo de otros fabricantes, incluyendo polvo de granito y abrasivos.

ECORE (Suelos de caucho y plástico reciclado)Están hechas a partir de neumáticos y botellas de plástico (PET) reciclados, en total contienen un 95% de material reciclado, sin PVC ni compuestos orgánicos volátiles (COV).Un producto pensado tanto para pisos como para el recubrimiento de muros, tanto de interior como de exterior, y que contiene entre un 4-20% de material reciclado (dependiendo del color) procedente de azulejos de desecho.Main Street (Baldosas Ecológicas)

Tableros CAFSe realiza primero un tamizado de todo el material recibido, y luego lo comprime con calor y presión, obteniendo un panel rígido que está envuelto en papel de alta resistencia. Los Paneles CAF se pueden utilizar en la construcción como sustitutos al aislamiento de fibra de vidrio, placas de yeso, tableros de partículas, o paneles de insonorización.

EcoCycleBaldosa producida con un 40% de material cerámico reciclado,tiene un acabado antideslizante, y es apropiada tanto para aplicaciones residenciales como comerciales.

MixologyEs una colección de azulejos metálicos para el revestimiento de superficies interiores verticales, tanto para cuartos de baños, cocinas, u otras estancias domésticas y comerciales, que tienen la interesante cualidad de estar hechos con un 50% de material reciclado.Productos fabricados empleando parte de material reciclado, procedente de industrias locales o del post-consumo, pero en esta ocasión hemos encontrado un azulejo que está hecho al 100% con vidrio reciclado (cristales rotos de las ventanas). Se usa en revestimientos, ya sea para interiores residenciales o comerciales.

CrushPavimento GeoSilexEl GeoSilex se fabrica con los residuos procedentes durante la producción del acetileno, e incorporado a pavimentos y fachadas hace que esas superficies adquieran la capacidad de absorción de CO2 y se comercializa como pasta aditiva para hormigones, añadiéndose a estos en una proporción del 3-10% del peso del hormigón.

NANOTECNOLOGIA

Materiales nano estructurados

Existen actualmente metales cuya resistencia es cinco veces mayor que la de sus contrapartes naturales. Hay materiales que cambian de color dependiendo del espectro de luz que se aplique a su superficie, y que se vuelven en algunos casos totalmente transparentes, se han construido semiconductores 300 veces más eficientes que los utilizados en la electrónica convencional entonces con tantos avances no nos explicamos cual es la diferencia entre los materiales comunes y los antes mencionados, pues bien si comparamos dos pedazos de materiales con un volumen idéntico, por ejemplo, dos cubos sólidos de cobre de un centímetro cúbico, la diferencia estriba en que en el interior del pedazo de material común, sus moléculas están organizadas en granos con poblaciones típicas de miles de millones de átomos, cuya dimensión granular oscila entre micrómetros y milímetros de diámetro. En el pedazo del material nano estructurado, los granos moleculares tienen un tamaño máximo de 100 nanómetros de diámetro y tienen poblaciones granulares menores a decenas de miles de átomos. Dicho de otra forma, los granos nano estructurados son entre mil y cien veces más pequeños que los de un material común, y además, dentro del mismo volumen poseen el 0.001 por ciento de átomos. Lo anterior significa un ahorro increíble de materia dentro de cada pedazo de material nano estructurado y, como consecuencia, una ligereza en peso que puede llegar a ser mil veces mayor que lo normal. Esta distinción física permite también obtener prioridades y características nuevas, singulares y asombrosas que nunca antes han sido vistas en los materiales comunes

Nanotecnologia en el Campo de los Materiales

Algunas de las sorprendentes aplicaciones de la nanotecnología en el campo de los materiales es por ejemplo, el desarrollo de una pintura con propiedades de auto-limpieza y protección anti-grafiti. También existen ya recubrimientos de grosor nanométrico que protegen el acero de la corrosión, o material cerámico para tazas de W.C. que presenta una superficie completamente lisa a escala manométrica, lo cual implica que se mantiene limpio y reluciente cada vez que se presiona la bomba de la cisterna, sin necesidad de limpiezas posteriores por parte del usuario,

Los nano materiales aplicados a la construcción

La nanotecnología se puede desarrollar materiales más resistentes que el acero, con sólo un 10% de su peso.

La nanotecnología ya se ha aplicado en el sector de la Construcción, en la fabricación de aceros y hormigones más resistentes, aportando mejoras en infraestructuras y edificación. Se han desarrollado polímeros integrantes de barreras protectoras en las carreteras que reparan sus propios desperfectos causados por la colisión de vehículos. Igualmente, repara fisuras y oquedades en el hormigón y el asfalto, sin intervención humana, es por eso que vamos a analizar más a fondo estos puntos:

Construcción de carreteras

La aplicación de la nanotecnología en las carreteras y la construcción también hará posible identificar y reparar de forma automática, sin intervención humana, brechas y agujeros en

el asfalto o en el hormigón, y fabricar señales de tráfico que se limpian a si mismas. Se utiliza la nanotecnología para fabricar acero y hormigón más fuertes. También para la seguridad vial.

Por ejemplo en algunos sitios de los Estados Unidos se han colocado nano sensores para vigilar el estado de sus puentes y detectar cualquier anomalía o riesgo.

Nano aditivos para el hormigón

El propio hormigón de construcción tradicional, pero de micro estructura compleja debe sus propiedades, en gran parte, al gel C-S-H de la matriz cementicia, que no deja de ser un material nano estructurado con propiedades modificadas por una red de poros y micro fisuras, cuyos tamaño pueden variar desde unos nanómetros hasta milímetros. El conocimiento de su nano estructura y las fases del gel permitirán abrir el abanico de productos derivados del cemento con propiedades multifuncionales.

GAIA

Otro de los nano aditivos para el hormigón, En este caso, no nos encontramos ante materiales controlados átomo por átomo durante el proceso de fabricación; las nuevas técnicas han sido utilizadas sólo durante la fase de desarrollo del producto.

La empresa Cognoscible Technologies ha introducido en el mercado español un nuevo aditivo para el hormigón denominado Gaia, que vendría a sustituir el tradicional micro sílice, y que ofrece al mismo precio múltiples ventajas frente a éste. El aditivo Gaia permite un ahorro de hasta un 40% de cemento.

Una botella de un litro de Gaia iguala a un barril entero de micro sílice, cemento extra y supe plastificantes. Lo que antes requería una viga de 2 metros de grosor para aguantar correctamente los puentes, ahora sólo requiere 75 cm. Si antes había que esperar 28 días para alcanzar altas resistencias de 80MPa, ahora sólo hay que esperar 1 día. Las vigas pretensadas que antes requerían 3 días y ser curadas con agua al vapor para estar listas, ahora sólo requieren 1 día y no necesitan agua. El reto surgió cuando la mayor mina subterránea de cobre en el mundo, El Teniente, situada en Chile, solicitó una mejora del micro sílice que utilizaban en su hormigón.

Se creó un aditivo en el que trabajó no sobre las micro partículas del sílice, sino sobre sus nano partículas, con el objetivo de aprovechar las propiedades que ese material ofrece a nano escala. El nuevo producto, denominado Gaia, es el primer aditivo sustitutivo del micro sílice que se vende en estado líquido, con lo cual desaparece la generación del polvo de sílice, peligroso para la salud de los operarios. Esta característica, entre otras, permite que Gaia sea susceptible de ser utilizada en procesos que cumplen el estándar medioambiental.

En la Arquitectura

Sólo viendo el futuro prospectivamente con un poco de objetividad, y cantidades enormes de esperanza, podremos pensar en maravillosas e insólitas soluciones constructivas. En un futuro inmediato, podríamos concebir edificios cinco veces más altos que soportaran cargas cinco veces mayores, cuyas secciones estructurales fueran más esbeltas, y que ante un sismo no se fracturaran. Imaginaríamos edificios cuyas paredes y pisos cambiaran de color conforme la luz del sol cambiara de tono. Pensaríamos entonces en muros divisorios que fueran transparentes en el día, y opacos en la noche. Veríamos casas de dos pisos, fácilmente remolcadas por un pequeño vehículo, para cambiar de ubicación. Encontraríamos en cualquier supermercado grandes componentes estructurales, a precios económicos, suficientemente ligeros para que un niño de cuatro años los pudiera cargar.

Conclusión

Los polímeros constituyen la mayor parte de las cosas que nos rodean, estamos en contacto con ellos todos los días e incluso nosotros mismos estamos compuestos casi en nuestra totalidad de estas, tan variadas macromoléculas, como por ejemplo: las proteínas, ácidos nucleicos, carbohidratos, etc.

Estos tienen 2 clasificaciones importantes: según su estructura molecular (homopolímeros y copolímeros) Transmitimos también unos esquemas muy interesantes respecto a los lugares donde se encuentran los polímeros mas usuales (como plásticos principalmente), como se dividen los “polímeros plásticos, fibras, y derivados”, y cuales son sus formas de polimerizacion y sintetización, pero realmente no quisimos ahondar mas en este tema, debido a la complejidad del mismo, pues preferimos hacer una carpeta entendible y bien estructurada para no complicarnos con cosas mas elaboradas y que ni siquiera entendemos bien.

También apreciamos las diversas manifestaciones de los polímeros y que constituyen además unos compuestos muy importantes en algunas áreas, a parte de nuestros cuerpos como lo son las poliamidas, las cuales se utilizan como aislante de calor o fuego, la silicona que es un adhesivo de gran ayuda en la vida cotidiana, el polietileno que es el plástico más común y más usado en la actualidad, etc.