1.   La Humanidad y el uso de los materiales.2.   Los materiales.3.   Los nuevos materiales
   - Evolución histórica.   - Sobreexplotación de recursos.   - Estudio de la sostenibilidad. Solución    futura.
   1.1. La evolución histórica.   1.2. Recursos naturales agotables.    Fe, Cu, petróleo y gas, son claros ejemplos    d...
   Los materiales son sustancias que componen    las cosas que nos rodean y han sido    manufacturadas.   Ejemplo: la ma...
Materiales                                           Férreos              Aceros                    Metales y aleaciones  ...
   Las condiciones que deben cumplir son las    siguientes:    - Que sus propiedades sean adecuadas para el uso    que se...
2.1. Metales y aleaciones               Los metales.               Las aleaciones.Problemas que pueden presentar.
   Las aleaciones son combinaciones de un    metal con otro o con algún no metal,    generalmente con mejores propiedades...
   Aleaciones férricas: son aleaciones de Hierro    carbono.   Aleaciones no férricas: No contienen carbono    o se encu...
   Hierro: Se considera puro si su contenido es    menor de 0,03 % de carbono.   Aceros: El acero es una aleación de hie...
   Cobre y sus aleaciones.   Aleaciones de Níquel, Cobalto y    superaleaciones.   Aleaciones Ligeras.    ◦ Aluminio.  ...
   Unión de cientos de miles de monómeros.   Si empleamos siempre el mismo monómero se denomina    homopolímeros, si est...
   Polímetros:     Son sustancias de origen orgánicos formadas,    principalmente, por Carbono e Hidrógeno, con elevado p...
Forman largas cadenas deTermoplásticos.   átomos de carbono unidos                  de forma rígida.                  Son ...
   Los materiales cerámicos son compuestos    por elementos metálicos y no metálicos    enlazados de forma iónica y/o cov...
   Vidrios: Contienen un 70 % de sílice, además de sosa y cal.   Vitrocerámicas: Son vidrios que tras un tratamiento por...
   Cerámicas avanzadas: Grupo de carburos,    nitruros, boruros y óxidos. Excelentes    propiedades mecánicas y físicas a...
   Los materiales compuestos están formados por dos o más    constituyentes con diferente forma y composición química e  ...
Materiales           compuestosRefuerzo                 Matriz
   Refuerzo con partículas.   Refuerzo con fibra.   Refuerzo estructural.
   Matriz metálica.       Se trata de matrices de metales como    Al, Cu. Su uso principal es el aeronáutico.   Matriz c...
   En construcción: actualmente se incorporan otros materiales    como fibra de carbono, polímeros, vidrio que combinados...
   Ya vimos anteriormente las cualidades del acero, del    hormigón armado y otros metales flexibles y resistentes a    l...
   Las pilas de combustible son la alternativa a la energía clásica    de combustión, utililizándolas en los coches eléct...
   Gracias a la ingeniería biomédica se están    consiguiendo materiales y técnicas de diagnóstico    que mejoran la salu...
    Es el conjunto de conocimientos y técnicas que permiten     controlar la producción de estructuras a escala molecular...
   I+D+I Representa el esfuerzo conjunto de toda la sociedad    para el avance de la investigación y su aplicación. Inclu...
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Tema 7 los materiales

  1. 1. 1. La Humanidad y el uso de los materiales.2. Los materiales.3. Los nuevos materiales
  2. 2.  - Evolución histórica. - Sobreexplotación de recursos. - Estudio de la sostenibilidad. Solución futura.
  3. 3.  1.1. La evolución histórica. 1.2. Recursos naturales agotables. Fe, Cu, petróleo y gas, son claros ejemplos de recursos agotables, siendo estos últimos no renovables. Existen más de 70.000 materiales diferentes.
  4. 4.  Los materiales son sustancias que componen las cosas que nos rodean y han sido manufacturadas. Ejemplo: la madera, el acero, los plásticos, el hormigón, el vidrio, el papel,etc.
  5. 5. Materiales Férreos Aceros Metales y aleaciones Fundiciones No férreos Metales Pesados Metales Ligeros Compuestos Aglomerados Cerámicos Reforzados Plásticos Termoplásticos Termoestable Elastómero
  6. 6.  Las condiciones que deben cumplir son las siguientes: - Que sus propiedades sean adecuadas para el uso que se le vaya a dar. - Que puedan reciclarse fácilmente con menor consumo energético, sin contaminar el medio ambiente. - Que no generen residuos en su propio proceso de transformación.
  7. 7. 2.1. Metales y aleaciones Los metales. Las aleaciones.Problemas que pueden presentar.
  8. 8.  Las aleaciones son combinaciones de un metal con otro o con algún no metal, generalmente con mejores propiedades mecánicas que los metales en estado puro. Como aleaciones del hierro, tenemos el diagrama Hierro- carbono.
  9. 9.  Aleaciones férricas: son aleaciones de Hierro carbono. Aleaciones no férricas: No contienen carbono o se encuentra en pequeñas este se encuentra en pequeñas cantidades.
  10. 10.  Hierro: Se considera puro si su contenido es menor de 0,03 % de carbono. Aceros: El acero es una aleación de hierro y carbono. ◦ Aceros al carbono. ◦ Aceros aleados.• Fundiciones: Son aleaciones que permiten forja.• Aceros Inoxidables.
  11. 11.  Cobre y sus aleaciones. Aleaciones de Níquel, Cobalto y superaleaciones. Aleaciones Ligeras. ◦ Aluminio. -- Berilio. ◦ Titanio. -- Magnesio. Aleaciones de Titanio.
  12. 12.  Unión de cientos de miles de monómeros. Si empleamos siempre el mismo monómero se denomina homopolímeros, si esta formada por diferentes se denomina copolímero. Policondensación. Poliadición.
  13. 13.  Polímetros: Son sustancias de origen orgánicos formadas, principalmente, por Carbono e Hidrógeno, con elevado peso molecular. Polimerización. Monómeros: Son compuestos moleculares sencillos, con enlaces covalentes. Materias primas: La principal materia prima es el petróleo, aunque también se utilizan materiales como madera y algodón.
  14. 14. Forman largas cadenas deTermoplásticos. átomos de carbono unidos de forma rígida. Son más resistentes yTermoestables. frágiles, pues forman cadenas de átomos de carbono entrecruzadas. Son capaces deElastómeros. deformarse al ser sometidos a presión y recuperar su forma inicial al cesar la misma.
  15. 15.  Los materiales cerámicos son compuestos por elementos metálicos y no metálicos enlazados de forma iónica y/o covalente. ◦ Son duros y frágiles. ◦ Tienen baja tenacidad y ductilidad. ◦ Son buenos aislantes eléctricos y térmicos. ◦ Soportan altas temperaturas de fusión. ◦ Tienen buena estabilidad química. ◦ https://www.youtube.com/watch?v=i02JBBmyWss
  16. 16.  Vidrios: Contienen un 70 % de sílice, además de sosa y cal. Vitrocerámicas: Son vidrios que tras un tratamiento por calor han perdido su estado amorfo, disponen de un coeficiente de dilatación muy bajo. Arcillas: Son silicatos de aluminio hidratados. Refractarios: Están compuestos por partículas gruesas de óxidos metálicos unidos por material refractario más fino. Abrasivos: Se emplean en operaciones de corte por desgaste. Cementos: Silicatos de calcio en forma de polvo fino.
  17. 17.  Cerámicas avanzadas: Grupo de carburos, nitruros, boruros y óxidos. Excelentes propiedades mecánicas y físicas a elevadas temperaturas. ◦ Alúmina (Al2O3 ). Resistente a altas temperaturas y aislante térmico. ◦ Nitruro de aluminio (AlN). Es un buen aislante eléctrico. ◦ Carburo de siicio (SiC). Excelente resistencia a la corrosión. ◦ Carburo de boro (B4C). Extrema dureza y ligero, resistente al desgaste por abrasión.
  18. 18.  Los materiales compuestos están formados por dos o más constituyentes con diferente forma y composición química e insolubles entre sí, uno en forma de matriz o material aglutinante y otro en forma de refuerzo, como fibra o partículas https://www.youtube.com/watch?v=pEUBRntSduI&feature=related
  19. 19. Materiales compuestosRefuerzo Matriz
  20. 20.  Refuerzo con partículas. Refuerzo con fibra. Refuerzo estructural.
  21. 21.  Matriz metálica. Se trata de matrices de metales como Al, Cu. Su uso principal es el aeronáutico. Matriz cerámica. Matriz de C con fibras de grafito, que se emplea para mejorar la tenacidad de las cerámicas y conservar sus propiedades. Matriz polimérica. Son matrices de poliéster con fibra de carbono. Mayor flexibilidad de la matriz y resistencia.
  22. 22.  En construcción: actualmente se incorporan otros materiales como fibra de carbono, polímeros, vidrio que combinados forman los composites. En medicina: materiales biocompatibles; nuevas técnicas de diagnóstico (tep); nanopartículas; puntos cuánticos; … En energía: mayor aprovechamiento de la luz solar con nuevos materiales fotovoltaicos, baterías más ligeras, pilas de combustible, etc. En electrónica: cristal líquido en las teles, los ccd de las cámaras digitales, … Todos estos desafíos en las distintas disciplinas se están centrando en un área nueva de investigación que es la nanotecnología
  23. 23.  Ya vimos anteriormente las cualidades del acero, del hormigón armado y otros metales flexibles y resistentes a la tracción. Los composites son la solución a los problemas de corrosión, tracción, etc. Dentro de estos materiales destacan como resinas o relleno: La fibra de carbono: es más resistente que el acero y más ligera. No se oxida, es moldeable y resistente a las variaciones de temperatura. Se usa en aeronáutica, automoción, bicicletas , cañas de pescar,… La fibra de vidrio: tiene propiedades similares a la anterior, aunque menos resistente. Tiene la ventaja de ser más barata su fabricación. Usos en automoción, materiales deportivos, cables de fibra óptica,…
  24. 24.  Las pilas de combustible son la alternativa a la energía clásica de combustión, utililizándolas en los coches eléctricos. Se obtiene de manera directa e. Eléctrica a partir del hidrógeno u otros combustibles. Las placas fotovoltaicas de silicio combinado con boro y fósforo crean e. Eléctrica atrapando la e. De la luz. Lo último es introducir la nanotecnología.
  25. 25.  Gracias a la ingeniería biomédica se están consiguiendo materiales y técnicas de diagnóstico que mejoran la salud de los pacientes. Polímeros de resina y cuarzo para los empastes; silicona para implantes de todo tipo; válvulas cardíacas de titanio-al-v; mallas para las arterias de níquel-ti; utilización de titanio para implantes de cadera, placas o tornillos; etc. Utilización del tep para mostrar la actividad de los tejidos y hacer estudios cancerígenos, neurológicos, ETC.
  26. 26.  Es el conjunto de conocimientos y técnicas que permiten controlar la producción de estructuras a escala molecular y atómica. DEBE SU NOMBRE AL PREFIJO NANO = 1 nm = 10 -9 m. ( 1micra = 1000 nm). Las aplicaciones son múltiples:1. Catalizadores: para fabricar gasolinas fragmentando las moléculas de los hidrocarburos.2. Almacenamiento de datos: obtención de microchips con transistores más pequeños.3. Encapsulado de fármacos : liposomas que contienen un fármaco y mejoran la dosificación.4. Recubrimientos: filtros solares, cerámicas más duras,…5. Investigación biomédica: los puntos cuánticos que permiten visualizar la migración de c. Cancerígenas Etc.
  27. 27.  I+D+I Representa el esfuerzo conjunto de toda la sociedad para el avance de la investigación y su aplicación. Incluye i. Básica( csic); i. Aplicada (grandes empresas) e innovación empresarial (pyme). Desde el mundo académico existen instituciones como : fecyt; ott; otris;… Los grandes proyectos científicos exigen inversiones económicas durante plazos muy prolongados y se justifican por la contribución al saber humano; la apertura de nuevas fronteras científicas y aplicaciones prácticas que mejoran la calidad de vida.

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