El documento describe varios nuevos materiales desarrollados gracias al progreso de la ciencia y la tecnología, incluyendo semiconductores, superconductores, nanotubos de carbono, fibra óptica, fibra de carbono, grafeno y más. Estos materiales se han diseñado para responder a nuevas necesidades tecnológicas y se utilizan en una variedad de aplicaciones como la electrónica, la ingeniería y la medicina.

1. Carolina González Devia
Grado: 1002
Profesor: Cediel Romero

2. Los nuevos materiales son productos de nuevas tecnologías fruto
del desarrollo de la química y la física aplicada, de la ingeniería
y de la ciencia de los materiales. Se han diseñado para
responder a nuevas necesidades o a alguna aplicación
tecnológica.
El rápido progreso de la electrónica durante la segunda mitad
del siglo XX se explica por el refuerzo mutuo entre la
investigación de materiales y su aplicación industrial práctica en
áreas tan distintas como la ingeniería, la medicina, la
construcción, las telecomunicaciones o la informática.
Los avances de la física y la aparición de la electrónica
combinada con los progresos de la ciencia de los materiales han
dado lugar a circuitos eléctricos y electrónicos muy
reducidos capaces de controlar señales eléctricas de muy baja
intensidad, gracias a nuevos materiales eléctricos como:

3.  Semiconductores: Materiales como el silicio, galio o selenio,
arseniuro de galio, etc., cuya resistencia al paso de la corriente
depende de factores como la temperatura, la tensión mecánica
o el grado de iluminación que se aplica. Con ellos se fabrican
microchips para ordenadores y circuitos de puertas lógicas.

4.  Superconductores: Materiales como el mercurio por debajo de 4
K de temperatura, nanotubos de carbono, aleaciones de niobio
y titanio, cerámicas de óxidos de itrio, bario y cobre, etc., que al
no oponer resistencia al paso de la corriente eléctrica, permiten
el transporte de energía sin pérdidas.
 Nanotubos: Son estructuras tubulares cuyo diámetro es del
tamaño del nanómetro. Existen nanotubos de muchos
materiales, tales como silicio o nitruro de boro pero,
generalmente, el término se aplica a los nanotubos de
carbono. Los nanotubos de carbono son las fibras más
fuertes que se conocen. Un solo nanotubo perfecto es de
10 a 100 veces más fuerte que el acero por peso de
unidad y poseen propiedades eléctricas muy interesantes,
conduciendo la corriente eléctrica cientos de veces más
eficazmente que los tradicionales cables de cobre.
También presentan una gran elasticidad

6. ◦ Piezoeléctricos: Materiales como el cuarzo, la turmalina,
cerámicas y materiales plásticos especiales, dotados de
estructuras microcristalinas, que poseen la capacidad de
transformar la energía mecánica en eléctrica y viceversa. Se
utilizan como sensores y actuadores en dispositivos electrónicos
como relojes, encendedores, micrófonos, radares, etc.


7.  Siliconas: Polímeros en los que las cadenas están formadas por
silicio en lugar de carbono. Son materiales muy flexibles, ligeros y
moldeables. Son aislantes del calor y de la electricidad y no les
afectan ni el agua, ni las grandes variaciones de temperatura.
No sufren rechazo en tejidos vivos. Se usan para fabricación de
revestimientos exteriores, tapar y sellar grietas, fabricación de
prótesis e implantes, material quirúrgico, cirugía estética, etc.

8.  El coltán: formado por dos minerales, la columbita y la tantalita,
de los que se extraen el tántalo y el niobio, metales necesarios
para la fabricación de microprocesadores, baterías de móviles,
componentes electrónicos, aleaciones de acero para
oleoductos, centrales nucleares,etc. El 80% de las reservas
conocidas se encuentra en la República Democrática del
Congo. Por ello hay en esta región una amplia zona de conflicto
y de guerras por el control de las minas de diamantes, oro, uranio
y coltán.

9.  La fibra óptica: son fibras constituidas por un núcleo central de
vidrio muy transparente, dopado con pequeñas cantidades de
óxidos de germanio o de fósforo, rodeado por una fina capa de
vidrio con propiedades ópticas ligeramente diferentes. Atrapan
la luz que entra en ellas y la transmiten casi íntegramente.


10.  Fibra de carbono: El carbono es un material que, según su
estructura cristalina, es capaz de tomar la forma del grafito o del
diamante, también puede convertirse en un material con
cualidades únicas que puede reemplazar a gran escala a los
materiales convencionales. Así las fibras de carbono muy
pequeñas, sumergidas en un polímero de soporte (normalmente
resina) resultan un material muy liviano y sumamente resistente.
Cada filamento de carbono es la unión de muchas miles de
fibras de carbono. Un filamento es un fino tubo con un diámetro
de 5–8 micrómetros. Presenta propiedades mecánicas similares
al acero, pero es mucho más liviana:

11. • Alta resistencia mecánica y gran flexibilidad.
• Baja densidad, es un material mucho más resistente y
liviano que numerosos metales.
• Buen aislante térmico.
• Resistente a numerosos agentes corrosivos.
• Resistente a las variaciones de temperatura y con
propiedades ignífugas.
• Elevado precio de producción. Aplicaciones: industria
aeronáutica y automovilística, barcos y en bicicletas,
donde sus propiedades mecánicas y ligereza son muy
importantes. También se está haciendo cada vez más
común en otros artículos de consumo como patines en
línea, raquetas de tenis, ordenadores portátiles, trípodes y
cañas de pesca e incluso en joyería.

12.  Aerogel/Humo helado: Se puede fabricar a partir de muy
diferentes materiales como sílice, circonio, o carbono, entre otros.
Está compuesto por entre un 90% y un 99,8% de aire, es mil veces
menos denso que el vidrio y unas tres veces más denso que el
aire, solo unos 3 miligramos por centímetro cúbico. Tiene al tacto
una consistencia similar a la espuma de poliestireno. Entre sus
propiedades se destacan el hecho de ser casi tan liviano como el
aire y al mismo tiempo muy resistente, puede soportar más de
1000 veces su propio peso, así como su sorprendente capacidad
como aislante térmico, lo cual lo vuelve sumamente atractivo
para diversas aplicaciones.

13.  Grafeno: Tiene una estructura laminar plana,
de un átomo de grosor, compuesta por
átomos de carbono densamente
empaquetados en una red cristalina en forma
de panal de abeja. Presenta excelentes
propiedades, como:

14. • Alta conductividad térmica y eléctrica.
• Alta elasticidad y dureza.
• Resistencia (200 veces mayor que la del acero).
• Capacidad de reaccionar químicamente con
otras sustancias para formar compuestos con
diferentes propiedades, lo que dota a este
material de gran potencial de desarrollo.
• Soporta la radiación ionizante.
• Es muy ligero, como la fibra de carbono, pero
más flexible.
• Menor efecto Joule, se calienta menos al
conducir los electrones.
• Consume menos electricidad para una misma
tarea que el silicio. Aplicaciones: pantallas
táctiles, flexibles, planas y transparentes, móviles,
células fotovoltaicas, sensores, fibra óptica,
transistores,…

15.  Goretex: Es un tejido impermeable y a la vez transpirable. Se
utiliza para fabricar chubasqueros, botas, anoraks, etc, en los que
es importante que el agua no penetre, pero que a la vez permita
evaporar el sudor. En el sitio web de GORE-TEX se dice
textualmente que "El secreto de los tejidos GORE-TEX® reside en
su revolucionaria membrana de doble componente. La parte de
politetrafluoretileno expandido de la membrana contiene más de
9 mil millones de microporos por cada 2,5 centímetros cuadrados.
Estos poros son unas 20.000 veces más pequeños que una gota
de agua, pero 700 veces mayores que una molécula de vapor
de humedad. De este modo, mientras que el vapor de humedad
(un gas) puede escapar fácilmente, su forma líquida no puede
penetrar la membrana GORE-TEX®."

16. Fullerenos:Es una familia de sustancias en la que la más conocida
es el C-60. Son la tercera forma más estable del carbono, tras el
diamante y el grafito. Descubiertos en 1985, se sintetizan
vaporizando con láser una muestra de carbono y hoy en día
todavía siguen en estudio sus propiedades físicas y químicas
buscando su relación con la astrofísica y el origen de la vida, así
como aplicaciones farmacológicas. Debido a su característica
estructura, se les llama futbolenos.

17.  Materiales inteligentes, activos o multifuncionales: materiales
como los recubrimientos termocrómicos, capaces de responder
de modo reversible y controlable a diferentes estímulos físicos o
químicos externos, cambian de color según la temperatura, en
caso de incendio, movimientos, esfuerzos, etc. Se utilizan como
sensores, actuadores, etc. en domótica y sistemas inteligentes de
seguridad.

18.  Materiales con memoria de forma: materiales como las
aleaciones metálicas de níquel y titanio, variedades de
poliuretano y poliestireno capaces de «recordar» la disposición de
su estructura espacial y volver a ella después de una
deformación. Se utilizan en sistemas de unión y separación de
alambres dentales para ortodoncia, películas protectoras
adaptables y válvulas de control de temperatura.

19.  Materiales híbridos: materiales formados por una fibra y una
matriz, como fibras de vidrio y de carbono con una matriz de
poliéster o matriz metálica o de cerámica. Son materiales ligeros y
de gran resistencia mecánica y altas temperaturas, utilizados en la
industria aeronáutica y de embarcaciones, en motores y
reactores de aviación.