Este documento resume la historia y clasificación de los materiales utilizados por los seres humanos. Comienza con las edades de piedra, bronce e hierro, y luego describe los principales materiales actuales como los metales, polímeros y otros materiales desarrollados recientemente gracias a la nanotecnología. Finalmente, señala que en el futuro seguirá creciendo el uso de polímeros, nuevas cerámicas y materiales compuestos que sustituyan a los metales.

1. EL SER HUMANO Y
LOS MATERIALES
Sonia Aparicio Carmona
CMC

2. ÍNDICE
• Introducción
– Historia
– Clasificación de los materiales
• Algunos materiales
– Los metales
– Polímeros
– Otros materiales
– Nanotecnología
• Mirando al futuro

3. INTRODUCCIÓN
Los materiales

4. INTRODUCCIÓN
• Todo elemento artificial que encontramos en la
actualidad forma parte de un proceso de desarrollo
que comienza con el nacimiento de la civilización
humana
Los materiales juegan un papel crucial en
nuestras vidas

5. HISTORIA
• El descubrimiento de un nuevo material suponía un
gran avance social
• Uno de los mayores avances tecnológicos fue el
descubrimiento del fuego
• La historia se puede dividir por edades:
– Edad de piedra
– Edad del bronce
– Edad del hierro
– Edad del silicio

6. HISTORIA: La Edad de Piedra
• Comienza hace unos 2,5 millones de años, con ella
nace la tecnología
• Invención de útiles cortantes de piedra para cazar,
defenderse y trabar otros materiales (hueso,
madera…) Busqueda de piedras de calidad (minería)
• También se desarrolla la alfarería y la metalurgia

7. HISTORIA: La Edad de Bronce
• Comienza con el descubrimiento casual del cobre:
– En alfarería se utilizaban distintos minerales para decorar
– Alguno de estos minerales contenía cobre
– Cuando se introducía en un horno con carbón, el mineral se
fundía quedando gránulos metálicos rojizos entre las
cenizas (cobre)

8. HISTORIA: La Edad de Bronce
– Los gránulos metálicos se podían reunir y fundir juntos para
fabricar espadas, hachas, puntas de flecha…
• Más tarde se realizo la aleación de cobre y estaño,
creando el bronce, que fundía a mayor temperatura
y poseía una mayor tenacidad
• Aunque no eran tan
afiladas como las armas de
piedra:
– Eran menos frágiles
– Podían ser más grandes
– Mayor capacidad de ser
moldeadas

9. HISTORIA: La Edad de Hierro
• Ocurre entre 1000 y 1500 años a.C., aunque el
hierro es el mineral más abundante de la Tierra
• Era imposible de fundir (los hornos disponibles no
llegaban a los 1535ºC necesarios)
• Al calentarlo se creaba un material poroso que
consideraban desechable
• Más tarde, se descubrió que golpeándolo la
escoria salía por los poros y quedaba el hierro

10. HISTORIA: La Edad de Hierro
• Golpeando en caliente este material se podían
soldar pedazos para formar escudos, espadas e
incluso ruedas Formas diferentes Hierro forjado
• Ventajas frente al bronce:
– Abundancia
– Mucha más tenacidad

11. HISTORIA: La Actualidad
• Hoy en día seguiríamos en la Edad de
Hierro, pero según algunos historiadores
hace unas décadas habríamos pasado a la
Edad del Silicio o de los materiales
electrónicos

12. CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES
• En nuestra vida cotidiana utilizamos infinidad de
objetos
• Estos objetos se obtienen de los materiales de la
naturaleza (MATERIAS PRIMAS) directamente, o
transformándolos

13. CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES
• MATERIAS PRIMAS
• MATERIALES TRANSFORMADOS
– Objetos útiles, denominados, BIENES DE USO
• Otros materiales son los SINTÉTICOS, que se
obtienen mediante procesos artificiales de
transformación (plásticos, fibras…)
SIRVEN COMO BASE PARA CREAR
CON LOS QUE SE CONSTRUYEN

14. ELECCIÓN DE LOS MATERIALES
• En un proceso tecnológico es preciso la elección del
material más favorable según sus características
• Los factores a tener en cuenta son:
– Propiedades
– Formas de trabajarlos
– Provisión
– Precio
– Medio Ambiente

15. ALGUNOS
MATERIALES
Los materiales

16. LOS METALES
• Elementos presentes en la corteza terrestre
• Todos, menos el mercurio, son sólidos a
temperatura ambiente
• Pueden experimentar (algunos) procesos de
oxidación
• Conductores de calor y electricidad
• Se pueden someter a aleaciones para variar sus
propiedades

17. LOS METALES. Propiedades
• Dureza: Resistencia a ser rayado o penetrado
• Elasticidad: Capacidad de recobrar su estado
original después de ser deformado
• Tenacidad: Opuesto a la fragilidad, resistencia a
golpes
• Maleabilidad: Mediante presión, se transforma en
finas láminas
• Ductilidad: Puede estirarse con hilos
• Resistencia mecánica: Oposición a ser deformado
o roto a esfuerzos de tracción, torsión, compresión,
cizalladura y flexión

18. LOS METALES. Propiedades
• Esfuerzos a los que pueden ser sometidos los
metales para probar su resistencia mecánica
Flexión Cizalladura
Torsión

19. LOS METALES. Clasificación
• Metales férricos: Contienen hierro, reciben el nombre
de productos siderúrgicos
• Metales no férricos: No contienen hierro
– Metales pesados: Cobre, cinc…
– Metales ligeros: Aluminio o titanio
– Metales ultraligeros: Magnesio

20. LOS METALES. Extracción
Los metales suelen extraerse de yacimientos.
• El material obtenido de estos yacimientos,
normalmente no es el metal en estado puro. En este
material obtenido se diferencian:
– La mena: Metal aprovechable
– La ganga: Minerales no aprovechables
• Los yacimientos se encuentran en las minas, que
pueden ser:
Subterráneas A cielo abierto

21. LOS METALES. Utilización
• Dependiendo de las propiedades independientes de
cada metal, estos son usados para específicas
situaciones en los que se requieran de estas
propiedades
• Los usos mas generales de los metales son:
– Realización de conductores eléctricos
– Aleaciones
– Bisutería y joyería
– Monedas
– Elementos mecánicos
– Canalones y tuberías
– Vehículos (aviones, coches, motos…)
– Etc.

22. LOS POLÍMEROS
• Macromoléculas obtenidas a partir de moléculas
sencillas repetidas miles de veces
• Químicamente son muy simples
• Actualmente constituyen una importante parte en la
tecnología
• Bastante contaminantes (difícil biodegradación)

23. LOS POLÍMEROS. Historia
• Utilización de resinas y gomas naturales desde
civilizaciones antiguas
• 1761-Primeras investigaciones sobre el caucho
• 1830-Charles Goodyear desarrolla la vulcanización
(mezclar caucho natural con azufre a cierta
temperatura)
• Finales del XIX-Desarrollo del primer termoplástico,
el celuloide

24. LOS POLÍMEROS. Historia
• Principios del XX-Primer polímero completamente
sintético, la baquelita
• 1920-Hermann Staudinger postula la existencia de
macromoléculas
• 1927-Se desarrolla el acetato de celulosa y el cloruro
de vinilo, que permite producir el PVC
• 1930-Se inventan la mayoría de los polímeros

25. LOS POLÍMEROS. Clasificación
• Se pueden clasificar atendiendo a distintos criterios.
Desde el punto de vista de obtención y producción:
– Polímeros naturales: Provienen de vegetales y animales (almidón,
lana…)
– Polímeros artificiales: Transformación de polímeros naturales
mediante procesos químicos (caucho vulcanizado…)
– Polímeros sintéticos: Mediante procesos de polimerización
controlados por el hombre (nylon, metacrilato…)

26. LOS POLÍMEROS. Propiedades físicas
• Las propiedades varían en cada polímero dependiendo de los
monómeros que lo formen
• Las propiedades principales son:
– Plasticidad
– Elasticidad
– Resistencia mecánica
– Resistividad eléctrica
– No reacciona con la mayoría de las
sustancias
• Estas características les hacen perfectos para ser usados en
lugares sometidos a fuerzas o donde se requiera un aislante de
electricidad, como en las tuberías de agua

27. OTROS MATERIALES
• Antes, el descubrimiento de nuevos materiales era cuestión de
azar.
• En la actualidad esta práctica se fundamenta en el
conocimiento de los mecanismos de la unión de átomos
– Esto permite la creación de materiales con unas
características prediseñadas
• ropa impermeable que deja transpirar
• Medios de transporte más ligeros
• Pantallas planas y delgadas como un libro…
• Un fenómeno que permite la creación de este tipo de
materiales es la PIEZOELECTRICIDAD

28. OTROS MATERIALES. La piezoelectricidad
• Consiste en la aparición, en las caras opuestas de
ciertos materiales de cargas positivas y negativas
respectivamente cundo se someten a:
– Esfuerzos de tracción o compresión
– Y a la inversa, expansión o contracción cuando son
sometidos a electricidad
• Gracias a esto se ha conseguido realizar:
– Esquís de última
generación
– Músculos artificiales

29. OTROS MATERIALES. En la actualidad
• Los avances tecnológicos requieren de materiales
que los hagan posibles
– Materiales superconductores: Principal propiedad:
Conducen la corriente eléctrica sin resistencia
(Usados en los trenes de levitación magnética)

30. OTROS MATERIALES. En la actualidad
– Materiales para el espacio:
• Tratamiento radiactivo con base de neutrones del hierro
• Creciente uso de titanio y circonio
• Investigaciones sobre:
– Membranas ligeras y resistentes a la radiación
– Polímeros delgados, flexibles y resistentes
– Lentes y espejos plegables que capten energía solar,
velas solares…

31. OTROS MATERIALES. En la actualidad
– Avances en ingeniería y construcción: Uno de los
mayores avances en la actualidad es el
composite:
• Compuesto formado por fibras rectas y largas situadas
en el interior de una matriz que mantiene las fibras
unidas y distribuye los esfuerzos

32. LA NANOTECNOLOGÍA
• Es un sector muy novedoso
• La nanotecnología es el estudio, diseño, creación, síntesis,
manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas
funcionales a través del control de la materia a nano escala.
• Cuando se manipula la materia a la escala tan minúscula de
átomos y moléculas, demuestra fenómenos y propiedades
totalmente nuevas.
• Se crean materiales, aparatos y sistemas novedosos y poco
costosos con propiedades únicas.

33. MIRANDO AL FUTURO
Los materiales

34. Tendencias de desarrollo
• Actualmente, crecen rápidamente las industrias de
polímeros o nuevas cerámicas
• Existe tendencia en:
– Sustituir los metales y sus aleaciones por
plásticos, cerámicos y compuestos

35. FIN