Nuevos materiales para nuevas necesidades

Unidad 7

2

7.1. Definición y clasificación de materiales

Según su procedencia se clasifican en:

• Materiales naturales: Se pueden obtener directamente del medio mediante técnicas que no implican la transformación de su naturaleza primaria.

• Materiales transformados: sufren algún tipo de elaboración o manufactura previa a su utilización.

• Materiales sintéticos: son fabricados de forma artificial por el ser humano a través de procesos químicos industriales.

Las propiedades a tener en cuenta a la hora de analizar un material son:

técnicas ópticas sensoriales químicas mecánicas eléctricas

Agrupando algunas de estas propiedades, un material sólido se puede clasificar como:

Metálico Cerámico

Polímeros (plásticos) Materiales compuestos (composites)

Los materiales son sustancias (elementos o componentes) que nos permiten fabricar objetos.

3

7.2. Materiales con historia

La evolución de las sociedades humanas ha estado ligada al desarrollo de nuevos materiales.

Todo natural: piedra y madera

Paleolítico: fabricación de los primeros utensilios en cuarcita, sílex, madera, cuero y fibras vegetales.

Neolítico: descubrimiento de la cerámica y posterior fundición de metales.

Los metales (Edad de los metales): cobre, bronce, hierro… proceso de metalurgia más desarrollado (extracción y tratamiento).

Materiales de la energía: petróleo y carbón

Utilizados desde la Antigüedad. El carbón se convirtió en un elemento estratégico durante la Revolución Industrial. Los usos actuales del carbón son producción de electricidad y acero, y fabricación de cemento.El petróleo sustituyó al carbón como principal fuente de energía primaria en la segunda mitad del siglo XX. Se utiliza en la actualidad para fabricar combustible, cremas y vaselinas, materia prima de plásticos y asfalto para carreteras.

4

5

7.2. Materiales con historia

La era del plástico

Los plásticos o polímeros sintéticos son materiales orgánicos constituidos por largas cadenas de unidades repetidas (monómeros) formadas principalmente por átomos de carbono e hidrógeno.

La humanidad lo ha utilizado durante milenios en forma de algodón, seda, etc.

En el siglo xx, los químicos lograron imitar estos compuestos obteniendo en el laboratorio polímeros sintéticos o plásticos a partir de metano, etileno, propileno, butileno, benceno, tolueno y otros derivados del petróleo.

Propiedad característica: elásticos y fácilmente moldeables, resistencia a la corrosión y bajo peso amplio uso.

Nuevos plásticos muy prometedores: • Los bioplásticos: hechos a base de recursos naturales renovables y generalmente biodegradables. • Los plásticos conductores de la electricidad: fabricados añadiendo una delgada lámina de metal al polímero.

6

7.3. Los materiales del siglo XXI

Materiales de las nuevas tecnologías

Extracción costosa y compleja que, a menudo, causa problemas al medio ambiente:

Materiales en camino

El grafeno y el siliceno pueden llegar a tener interesantes aplicaciones en la industria fotovoltaica, para la fabricación de baterías, en la industria aeronáutica, en electrónica, etc. y son menos contaminantes.

7

7.4. El ciclo de los materiales

8

Los materiales actuales dependen de los recursos naturales existentes en nuestro planeta y deben ser sometidos a un proceso de transformación.

actividad altamente impactante:

coste económico

repercusión negativa para el medio ambiente

El denominado Análisis del Ciclo de Vida (ACV) estudia el impacto de un material o producto sobre el medio ambiente desde que se obtienen las materias primas hasta el momento en que se desecha. Por eso también se conoce como análisis «de la cuna a la tumba».

El ciclo de un material puede acabar de varias maneras:

• Desecho y acumulación en vertederos.

• Biodegradación que le permite regresar al ciclo natural.

• Reciclaje y reutilización para formar parte de un nuevo ciclo productivo.

9

10

7.4. El ciclo de los materiales

Ventajas:• Desarrollo económico e industrial de la sociedad• Beneficios para la vida y el desarrollo de la humanidad• …

Inconvenientes:• Agotamiento de los recursos• Gasto desmedido de una sociedad de consumo • Aumento de los residuos• …

IMPORTANTE:USO Y CONSUMO RESPONSABLE

11

12

13

7.5. Los materiales que vienen

Desafíos de cara al futuro:

Minimizar los costes medioambientales, sociales y económicos de los materiales que utilizamos.

Los materiales inteligentes, también llamados activos, son aquellos capaces de reaccionar a los estímulos externos físicos o químicos, de forma reversible y controlable, modificando sus propiedades.

14