El documento describe la evolución del uso de materiales a lo largo de la historia humana, desde las herramientas de piedra de los primeros homínidos hasta los materiales sintéticos y nanomateriales modernos. También analiza los principales tipos de materiales como cerámicos, polímeros, metálicos, fibras y nuevos desarrollos en biomateriales e inteligentes. Finalmente, discute los impactos ambientales de los nuevos materiales y la necesidad de un desarrollo sostenible.

1. Nuevas necesidades, nuevos
materiales.

2. Los materiales y la humanidad
Los antropólogos han encontrado herramientas de piedra junto a esqueletos de Homo habilis,
considerado el primer homínido. A lo largo de la historia y la evolución el ser humano ha usado
diversos materiales con el fin de satisfacer sus necesidades.
En 1836 C. Thomsen, arqueólogo, clasificó por primera vez los utensilios prehistóricos, usando
como referencia el material del que estaban construidos y dando así nombre a las edades de la
historia antigua (Edad de Piedra, de Cobre, de Bronce y de Hierro).
La Edad de Piedra dio lugar a dos períodos diferenciados: Paleolítico y Neolítico.
Al conjunto de utensilios de piedra encontrados por los arqueólogos lo denominamos Industria
lítica. Es importante mencionar que en este época también se usaron otros materiales como
huesos, madera, astas y pieles.
Los materiales cerámicos, barros y arcillas también se usaron en estas épocas, aunque la
primera prueba de cocciones de arcillas en horno fueron halladas en Mesopotamia y datan del
4.000 a.C, poco después de las primeras fundiciones de cobre y metal con las que se hicieron
estos hornos. Las primeras fundiciones de hierro no se dieron hasta en 2.000 a.C.
Desde entonces se han seguido modificando los materiales del entorno (materiales naturales)
según las necesidades humanas, además de crearse otros nuevos (materiales artificiales).
Actualmente podemos hablar también de materiales sintéticos, que son aquellos que se
obtienen mediante procesos químicos industriales.

3. Si hablamos de uso de materiales a lo largo de la historia podemos afirmar :
● Ante nuevas necesidades ciencia y tecnología han unido fuerzas para intentar
satisfacerlas.
● Generalmente la aparición de nuevos materiales ha dado lugar a avances científicos
posteriores.
● El desarrollo de materiales ha ido aumentando, así como los nuevos usos de materiales
naturales.
● Muchos de los conflictos y guerras están relacionados con el control de los recursos
naturales y materiales.
Actualmente muchas sociedades altamente industrializadas necesitas plantearse nuevas
formas de uso racional de materiales y reducción del consumo, para así lograr un desarrollo
sostenible.
Materiales: tipos y usos
La ciencia de los materiales es una de las nuevas ramas interdisciplinar del desarrollo
tecnológico, pese a ser nueva se basa en uno de los conocimientos científicos más básicos, la
tabla periódica de los elementos, ya que según el tipo de enlace se da lugar a diferentes
Materiales.
Los nuevos avances tecnológicos permiten hacer simulaciones para conocer la estructura
molecular y las propiedades que tendría un nuevo material, lo que supone un gran ahorro de
tiempo, dinero, materiales y energía.

4. Materiales cerámicos
Abarcan un amplio abanico de materiales que se caracterizan generalmente por
soportar temperaturas bastante elevadas, ser duros y rayar con facilidad otros
materiales. Los principales son:
 Arcillas: la abundar de forma natural, fueron las primeras cerámicas usadas.
Destacan las arcillas estructurales, con las que se fabrican ladrillos, tejas, losas,
etc., y las porcelanas, con las que se hacen vasijas, sanitarios, etc.
 Refractarios: se caracterizan por ser capaces de soportar elevadas
temperaturas superiores a los 1.600ºC, lo que las convierte en un material ideal
para hornos de fundición, paredes de centrales térmicas y nucleares, y
recubrimientos exteriores de cohetes y naves espaciales.
 Cementos: incluyen materiales como el yeso, la cal o el cemento Portland, y se
caracterizan por formar masas plásticas al mezclarse con agua.
 Abrasivos: constituyen un grupo de materiales muy resistentes y duros que se
emplean en recubrimientos superficiales de herramientas de corte de metales.
 Vítreos: se forma por la fusión de sílice con otros óxidos, generando estructuras
amorfas generalmente transparentes. Actualmente destacamos además del uso
masivo del vidrio convencional, las vitrocerámicas, los vidrios flint, la fibra de
vidrio, el vycor y el pirex.

6. Polímeros y plásticos
Los polímeros son largas cadenas químicas formadas por monómeros, moléculas
más sencillas que contienen sobre todo, carbono, hidrógeno, oxígeno y
nitrógeno. Según su origen, hablamos de polímeros naturales (queratina,
caucho o celulosa), artificiales ( celuloide, ebonita o rayón) o sintéticos
(polietileno, PVC, melamina, resina)
 Los plásticos son un tipo de polímeros orgánicos, derivados principalmente del
petróleo y otros hidrocarburos. Generalmente son ligeros, resisten bien los
agentes atmosféricos y se pueden moldear fácilmente. Tienen el inconveniente
de no ser biodegradables, aunque todos se pueden reciclar.

8. Materiales metálicos
El proceso que lleva a la obtención de metales se denomina metalurgia.
Actualmente el desarrollo de aleaciones ha mejorado las propiedades de los
metales y abaratan los costes de producción. Los principales son:
 Materiales siderúrgicos: son los que contienen fundamentalmente hierro, si
bien existen aceros (acero inoxidable), que también contienen cromo. Se
emplean en el desarrollo de estructuras, en edificación, en vehículos, etc.
 Materiales fotónicos: emiten luz y permiten variar las condiciones de la
radiación. Se aplican en láseres, dispositivos electrónicos y sensores.
 Conductores iónicos: tienen una conductividad iónica especial que permite
una alimentación prolongada de circuitos eléctricos.
 Nanomateriales: resultan del estudio de estructuras a nanoescala, lo que
posibilita el diseño de nuevos materiales mediante la manipulación de los
átomos uno a uno. El resultado son moléculas con propiedades totalmente
nuevas, como los nanotubos de carbono. Estas nanoestructuras son objeto de
investigaciones con el fin de construir máquinas diminutas.

10. Fibras
Las fibras textiles son materiales muy finos y alargados que, tras ser estirados y
enrollados, forman hilos y, posteriormente tejidos. La ropa y las cuerdas son
ejemplos de objetos hechos por fibras.
• Fibras animales: están formadas por proteínas. Destacaremos la lana de obeja,
la angora de conejo, la seda del gusano de seda, entre otros.
• Fibras: vegetales: incluyen el algodón, el esparto, la pita, etc.
• Fibras minerales: solo hay una natural, el amianto.
Las fibras artificiales se obtienen mediante las transformación de fibras naturales,
destacamos el rayón.
Las fibras sintéticas se obtienen fundamentalmente en la industria petroquímica.
Son uniformes, resistentes a la tracción, poco higroscópicas, y sensibles al calor.
Podemos citar: poliamiadas, poliésters, poliuretanos, neoprenos y las resinas
reforzadas con fibras.

12. Nuevos materiales, nuevas tecnologías y medio
ambiente
La fabricación de nuevos materiales y el desarrollo de nuevas tecnología suponen una pesada
carga para los recursos de nuestro planeta. Y los procesos de obtención de materias
primas tiene por lo general un fuerte impacto ambiental.
Sin embargo también debemos destacar una repercusión positiva, como es el caso de la
teledetección (conjunto de técnicas que permiten la observación de la atmósfera, los
océanos y la superficie de la Tierra desde satélites en órbita) que posibilita el seguimiento
de fenómenos naturales, el análisis de zonas remotas o la valoración de los índices de
vegetación por incendios o talas. También han hecho posible el estudio de los huracanes y
la localización de recursos.
Otras tecnologías que han hecho posible el desarrollo de chips sensores, que permiten
detectar la presencia de sustancias tóxicas.
La informática (bases de datos) está permitiendo también un mayor control de los procesos de
producción química y sobre todo del destino de los residuos.
La industria química ha adoptado un enfoque denominado “química verde” cuyo objetivo es
desarrollar materiales menos contaminantes (biodegradables y reutilizables con más
frecuencia), y reducir la formación de sustancias peligrosas.

13. Nuevas necesidades
Las nuevas necesidades en el ámbito tecnológico y científico hacen necesario el desarrollo de
nuevos materiales. Los primeros campos de aplicación de nuevos materiales son aquellos
que suelen contar con suficientes recursos económicos para sufragarlos (medicina,
aplicaciones militares, seguridad laboral, etc.)
Entre las líneas de investigación de la ciencia de los materiales destacan:
 Biomateriales: abarcan tanto los materiales de origen estrictamente biológicos como los
materiales sintéticos que, sin ser necesariamente biológicos, si interactúan con células
vivas (prótesis, implantes, suturas, etc)
 Materiales inteligentes: tienen la capacidad de cambiar su color, forma o propiedades
electromagnéticas en respuesta a variaciones o alteraciones del entorno, como la luz, el
sonido o el voltage.
 Materiales de capa fina: también llamados “materiales a la carta”, se tratan de materiales
formados por capas de átomos que se han ido depositando sobre un material de sustrato.
Los límites dependerán de la química de los enlaces que se creen entre las capas, y del
precio. (diamantes artificiales)

15. Desarrollado por:
• William Gómez
• Pedro Alexis
• Marcos Antonio
• Jhefferson Cuadrado