Este documento trata sobre los nuevos materiales y la nanotecnología. Explica los tipos de materiales como los metálicos, poliméricos y cerámicos, así como materiales naturales como el papel y los metales. También describe los nuevos materiales del siglo XXI como los biomateriales, superconductores y materiales inteligentes. Por último, introduce la nanociencia, nanotecnología y nanomateriales, con ejemplos de sus aplicaciones.
Los materiales constituyen cualquier producto de uso cotidiano y desde el origen de los tiempos han sido utilizados por el hombre para mejorar su nivel de vida.
Los materiales constituyen cualquier producto de uso cotidiano y desde el origen de los tiempos han sido utilizados por el hombre para mejorar su nivel de vida.
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Instrucciones del procedimiento para la oferta y la gestión conjunta del proceso de admisión a los centros públicos de primer ciclo de educación infantil de Pamplona para el curso 2024-2025.
2. ÍNDICE
1. De materia a materiales.
2. ¿De dónde obtenemos los
materiales?
3. Propiedades de los materiales.
4. Tipos de materiales.
5. Materiales naturales: el papel. Los
metales. La corrosión.
6. Polímeros. Clasificación. Plásticos.
7. Nuevos materiales para el siglo XXI
8. Nanociencia. Nanomateriales.
La Nanotecnología.
3. 1. De materia a materiales
La materia está constituida por átomos.
Los 116 átomos conocidos se recogen y organizan en la tabla
periódica.
4. ¿Cuáles son naturales?
De ellos 90 son naturales y se han ido formando en:
• Primeros instantes del universo (H,
He y Li)
• Interior de las estrellas por fusión del
H y He (C, N, O, hasta el Fe)
• Explosiones de supernovas (el resto,
como el Au y la Ag).
5. Otra manera de organizar la materia:
la complejidad de su estructura
Los átomos son las partículas constitutivas de los elementos
químicos, cada uno con sus propiedades. Por ejemplo el
cobre ( Cu)
Los elementos se combinan para formar los compuestos
químicos (de propiedades diferentes a los elementos). Por
ejemplo el yeso (que tiene calcio y azufre: CaSO4 · 2H2O).
Los elementos y/o compuestos se pueden mezclar para
mejorar algunas de sus propiedades, adecuadas a
determinadas funciones, (el Cu y el Sn se mezclan para
obtener la aleación denominada Bronce).
Los materiales se pueden mezclar para dar lugar a un
material de propiedades distintas a los primeros que
denominaremos composite (adobe de barro y paja, madera
contrachapada o poliamida).
6. • Sustancia de la que cualquier cosa está compuesta o hecha.
Usados por el hombre desde el comienzo de los tiempos
Ejemplos «convencionales»
madera, hormigón, acero, plástico, vidrio, papel, aluminio
necesarios para mantener su nivel de vida
adecuados a cada época
… y a sus posibilidades
7. Criterios para la selección de un material
• Propiedades físicas y mecánicas adecuadas
• Posibilidad de procesar o manufacturar el material fácilmente
• Solución económica
• No nocivo para el medio ambiente
Importancia de la investigación en nuevos materiales
Conocimiento de la estructura y
Propiedades de los materiales
Elección del material más adecuado
(características, rentabilidad)
Fabricación del mejor producto para aplicación concreta
9. Según el origen de los materiales podemos clasificarlos en:
• Naturales (obtenidos de la naturaleza) : madera,
granito. Etc.
• Transformados (obtenidos por transformación o
mezcla de material natural): papel, caucho vulcanizado,
cemento, acero, etc.
• Artificiales o sintéticos (obtenidos de procesos
químicos o físicos): plásticos, fibras artificiales, etc.
• Reciclados (a partir de objetos del mismo material):
papel, vidrio, etc.
13. Materiales metálicos
• Elementos químicos caracterizados por ser buenos
conductores del calor y la electricidad, poseen alta
densidad, y son sólidos en temperaturas normales
(excepto el mercurio); sus sales forman iones
electropositivos (cationes) en disolución
• Se clasifican en metales férreos y no férreos.
Materiales poliméricos (plásticos)
• Materiales de origen orgánico constituidos por
macromoléculas naturales o sintéticas de elevado
peso molecular, cuyo principal componente es el
carbono.
• Buena maleabilidad y deformabilidad.
• Se clasifican en: termoplásticos, termoestables y
elastómeros.
Materiales cerámicos
• Son compuestos o soluciones inorgánicas de
elementos metálicos y no metálicos.
• Poseen alta dureza y alta fragilidad
• Se clasifican en: cerámicas convencionales y
cerámicas avanzadas
14. Madera
• Se obtiene de la parte leñosa de los árboles.
• Se utiliza como combustible, para la industria
papelera , para la fabricación de muebles, elementos
de construcción (vigas, escaleras ... ), decorativos
(esculturas, marcos de fotografías ...)
Pétreos
- Se extraen de las rocas.
- Son materiales pétreos el mármol, la pizarra, el
vidrio, el yeso, el cemento y el hormigón.
Composites
• Los composites o resinas compuestas son
materiales compuestos de dos o más materiales,
sin formar aleaciones.
16. MATERIALES NATURALES: El papel
La fabricación del papel
El papel se obtiene a partir de pasta de papel elaborada
con tejidos vegetales.
17. El papel y la
deforestación
SOLUCIONES:
o Plantación y Tala
controlada.
o Reutilización fibras de
papel usado.
o Reciclado y consumo de
productos de papel
reciclado.
18. Se dividen en:
Metales ferrosos
• Contienen como elemento base
el hierro.
• Los principales son el hierro
fundido, el acero y el acero
inoxidable.
Metales no ferrosos
• No contienen hierro. Tienen
menor tendencia a la tracción y
menor dureza.
• Se clasifican en: aleaciones
pesadas, aleaciones ligeras y
las aleaciones superligeras.
19. La Metalurgia es la ciencia y técnica de la obtención y
tratamiento de los metales, desde minerales metálicos, hasta los
no metálicos.
METALURGIA EXTRACTIVA: Obtención comercial de metales a
partir de sus menas y preparación de los metales para su uso.
ETAPAS:
1. Extracción de la mena.
2. Pretratamiento de menas.
3. Reducción a metales libres.
4. Afino o purificación.
El hierro es el metal más utilizado de la corteza terrestre,
siendo su principal aleación el acero.
20. 1. Extracción del mineral
3. Calcinación
4. Separación de
Escoria y arrabio
5. B)
Transformación
del arrabio en
Hierro dulce o
fundición de hierro
5. A)
Transformación
del arrabio en
acero
2.
Separación
de menas y
gangas
La siderurgia: técnica del tratamiento del mineral de
hierro para obtener diferentes tipos de éste o de sus
aleaciones .
El acero
21. La corrosión es un ataque químico que sufre un material
debido al ambiente donde se halla.
La corrosión típica de los metales es la corrosión
electroquímica.
La corrosión de los metales constituye una de las
pérdidas económicas más grandes de la civilización
moderna.
PREVENCIÓN Galvanizado Pinturas
23. Los plásticos se obtienen artificialmente a partir de pequeñas
moléculas denominadas monómeros (iguales o distintos) que se
van uniendo en un gran número para formar moléculas mucho
mas complejas (polímeros) mediante un proceso denominado
polimerización.
Historia del
plástico
Los plásticos
Procesos de fabricación con plásticos
26. Materiales cerámicos «avanzados»: la investigación en
estos materiales están dirigidas a la mejora y potenciación de sus
propiedades y a la corrección de sus defectos; para disminuir su
fragilidad o impurezas químicas.
Materiales poliméricos «avanzados»:
• Fibras de alto módulo: muchos polímeros
cristalinos presentan extraordinarias propiedades
mecánicas; las mejores propiedades se obtienen de
las fibras, en las que se consigue mediante
estiramiento, ordenar las cadenas de polímero en
una misma dirección.
27. Biomateriales: Han supuesto la base del desarrollo de
técnicas y aplicaciones médicas. Los materiales utilizados
pueden ser de origen metálico, cerámico o polimérico;
aportando soluciones muy eficaces en el diseño y
aplicación de prótesis en el organismo humano.
Nuevos materiales metálicos: soportan condiciones
extremas más duras.
o Nuevos aceros microaleados
o Aleaciones de aluminio: aplicación en el transporte,
sobre todo aeroespacial. Ejemplo: Airbus
28. Superconductores: Son materiales que presentan
una elevada conductividad eléctrica y térmica.
Materiales inteligentes: Los materiales inteligentes derivan de la
nanotecnología. Son materiales que poseen la capacidad de responder
de forma controlada y reversible a estímulos externos (físicos o
químicos).
Materiales inteligentes
29. El coltán
Mezcla de dos minerales: La columbita (óxido de niobio con hierro
y magnesio) y la Tantalita (óxido de tántalo con hierro y magnesio)
que se encuentran juntos como parte de ciertos granitos; a partir de
ellos se obtienen:
El Niobio (Nb): fabricación de imanes de alto poder magnético, clave del
desarrollo de micromotores(discos duros), altavoces y auriculares
potentes y precisos. Tiene aplicaciones para ordenadores, industria
aeroespacial, levitación magnética o implantes médicos
El Tántalo(Ta): fabricación de condensadores, está presente en todas
las baterías de móviles o aparato con baterías recargables.
Ver
Documental
Su valor es muy alto, por lo que controlar su producción es
un negocio rentable para gobiernos, distribuidores y
fabricantes. Sin embargo a la República Democrática del
Congo le ha traído muchos problemas.
31. Disciplina que estudia todos los aspectos científicos a tamaño
nanométrico.
(1 nanómetro (nm) = 10-9 m)
Con los microscopios de efecto túnel podemos
“ver” y “coger” los átomos para fabricar sustancias y
piezas de tamaño atómico (más pequeños que las
células).
NANOCIENCIA
32. • El carbono es el elemento más importante de
nuestra existencia, es muy abundante en la naturaleza
y hemos aprendido a elaborar un buen número de
objetos de uso cotidiano en deportes, medicina,
construcción de puentes y aviones... (diamante, grafito,
fibra de carbono).
• A nivel nanoscópico ya se ha obtenido el fulereno (C60
) en forma de balón de fútbol que podría contener las
dosis de un determinado medicamento que soltaría en
las proximidades de las células infectadas.
También se le puede dar forma de tubo (nanotubos). Hasta
ahora se ha conseguido una longitud de18 mm. Estos se
pueden convertir en nanocables si se combinan con un
conductor (Boro) o nanointerruptores con un
semiconductor.
33. LA NANOTECNOLOGIA
Ciencia aplicada dirigida al diseño, fabricación y aplicación de materiales y
aparatos a escala nanométrica.
Podremos fabricar máquinas de tamaño microscópico.
Podremos diseñar nuevos materiales que se comportarán de una determinada
manera únicamente en una situación concreta.
Las fábricas del futuro
34. Aplicaciones Eléctricas.
• Batería flexible de nanotubos de carbono.
Mezclando nanotubos con papel. Baterías de papel
enrollables que no se pegan.
• LED. Sustituto de bombillas: más duraderas, eficaces,
menor consumo y más rápidas.
Aplicaciones electrónicas
* Nanochips de unos 500 nm (0,0005).
Aplicaciones medicina y farmacia
* Investigación con medicamentos en el interior de
los Fulerenos (buckyballs).
35. Aplicaciones textiles
* Fabricación de tejidos que repelen los líquidos
(fibras con nanotubos) (tapicerías...)
• Aplicaciones arquitectura y urbanismo
* Recubrimientos que repelen la pintura de los
graffitis.
* Vidrios fotocrómicos que cambian el color con la luz
incidente (control Tª interior de habitaciones y protección frente
a rayos UV e IR).
* Cerámica: sanitarios que repelen los líquidos.
