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martes, 24 de abril de 2012

Instituciones andaluzas de Investigación y Desarrollo

El sector I + D  ( Investigación y desarrollo ) cuenta con el apoyo  de instituciones  andaluzas. El Instituto de Ciencia  de Materiales , además de cumplir proyectos  de investigación  y desarrollo para muchas empresas, lleva  a cabo una gran labor de divulgación  mediante  la organización  de cursos  y conferencias .
La Consejería  de Innovación , Ciencia y Empresa tiene el objetivo de impulsar  todo tipo  de proyectos tecnológicos , tanto en los nuevos materiales  como en el de la electrónica o biotecnología. La más importante  es la Corporación  Tecnológica  de Andalucía.
Las universidades andaluzas  tienen un papel fundamental  creando un puente  entre la  pura investigación  científica   y el mundo  empresarial. Un ejemplo  es el Grupo de Elasticidad  y Resistencia  de Materiales, relacionada  con este grupo  nació la empresa TEAMS S.L ( Ingeniería y ensayos  de materiales y estructuras  aeronáuticos),por la cual, los recursos humanos y técnicos  del GERM son puestos a disposición  del sector aeronáutico.










Los parques tecnólogicos andaluces.


El sector tecnológico andaluz tiene varios espacios para desarrollar su tarea.
El principal es el PARQUE TECNOLÓGICO DE ANDALUCÍA, ubicado en Málaga, que abrió sus puertas en 1992.
Más tardíamente, se inauguró el Parque Científico y Tecnológico Cartuja 93. Los parques tecnológicos de Córdoba, Almería y Huelva acaban de iniciar su andadura y su futuro es prometedor.
Sin duda la fran estrella del sector tecnológico es Aerópolis, el Parque Tecnológico Aeroespacial de Andalucía.
Aerópolis se ubica muy cerca del aeropuerto de Sevilla y acoge a un número creciente de empresas relacionadas con la industria aeroespacial.
Las principales instalaciones de TEAMS se encuentran en Aerópolis.



El avance de la nanotecnología.




La nanotecnología está ya en condiciones de dar el siguiente paso : Los transistores , pronto serán sustituidos por moléculas llamadas rotaxanos, que presentan las mismas propiedades eléctricas.
Los nanotubos, son buenos conductores de la electricidad.










Los ordenadores moleculares pronto pueden ser una realidad.
 Puede encontrar una Nueva aplicación revolucionaria : la construcción de artefactos mecánicos de tamaño no muy superior al de una molécula.
En un Futuro no muy lejano podríamos contar nonorrobots capaces de regular reacciones químicas, reparar defectos...










Mediante los nanorrobots sería posible destruir tumores  o coágulos de sangre en el cerebro.


Desarrollo tecnológico. Aplicaciones.




Debido a las exigencias de la sociedad industrial están estimulando la búsqueda de nuevos materiales que revolucionaran nuestras vidas en el futuro.

El mejor ejemplo de materiales lo constituyen las cerámicas. Se trata de materiales fáciles de moldear . Adquieren una gran dureza y resistencia al calor.












Las arcillas son materiales cerámicos utilizados para fabricar artículos de alfarería . Por su capacidad , soporta altas temperaturas .








La industria automovilística ha diseñado motores cerámicos, más ligeros que los convencionales.
La industria aeronáutica es la principal demanda de nuevos materiales.
El titanio es esencial para fabricar los primeros aviones supersónicos.











Los materiales compuestos son llamados así porque resultan una combinación de dos o más materiales.
Denominamos sinergia , a la suma de dos cosas.
La fibra de carbono es un material compuesto que se sintetiza a partir de un polímero tipo fibra llamado poliacrilonitrilo y un polímero adhesivo .


El proceso de fabricación es bastante complejo y muy costoso, pero  muy ligero.

4.1 .)  MOLECULAS A LA CARTA : Fullerenos y nanotubos.

El carbono es unos de los elementos más abundantes del planeta y un componente básico de la química de la vida.
Existe una propiedad llamada alotropía , que consiste en que un mismo elemento se puede presentar en propiedades diferentes según la disposición de sus átomos  o moléculas.
El carbono presenta dos formas alotrópicas en la naturaleza : la más común es el grafito  , como por ejemplo , las minas de los lápices, y la más rara es el diamante que se caracteriza por que los átomos de carbono forman una estructura cristalina que confiere una dureza.
En el 1985 era descubierta una molécula llamada futboleno, porque  su forma se parecía a un balón de fútbol.
Más tarde, la cúpula geodésica fue diseñada por el arquitecto Richard Buckminster Fuller .
En poco tiempo surgió una familia de moléculas denominadas fullerenos.
Empezaron a desarrollar estos nuevos materiales los laboratorios. Así, empezaron a sustituir alguno de sus átomos de carbono por los de otros elementos , obteniendo los llamados heterofullerenos. En la actualidad, las dos cosas son igualmente satisfactorios.
No obstante, los fullerenos no tienen aplicaciones prácticas en la actualidad. 

 Los nanotubos de carbono son una forma atrópica  del carbono, como el diamante, el grafito o los fullerenos. Su estructura puede considerarse procedente de una lámina de grafito enrolladas sobre sí misma.


Los fullerenos son la tercera forma más estable del carbono, tras el diamante y el grafito. El primer fullereno se descubrió en 1985 y se han vuelto populares entre los químicos, tanto por su belleza estructural como por su versatilidad para la síntesis de nuevos compuestos, ya que se presentan en forma de esferas, elipsoides o cilindros.




Materiales artificiales.




Gracias  a la moderna industria química han surgido nuevos materiales  . Los dos materiales artificiales más antiguos son el vidrio y el papel.


PAPELES.










El papel es el material más utilizado por sus características .
En algunos lugares, el primer material fue el papiro, a diferencia de otros lugares al no existir el papiro , el material más utilizado fue el pergamino. Se demanda mucho papel, pero lo bueno es que se trata un material reciclable.


VIDRIO.









El vidrio es un material muy fácil de conseguir, ya que está compuesto de sicilio . Los principales componentes son el sílice, el carbonato sódico y el carbonato cálcico.
Hay personas que llama cristal al vidrio y es un error denominarlo así.
El vidrio es un material  amorfo, es decir, sin formas. Gracias a las nuevas tecnologías, el vidrio ha evolucionado a lo largo de la vida.
Por ejemplo, la fibra óptica que se emplea en telecomunicaciones y se transmiten datos a través de pulso de luz.


3.1 MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN : Cementos y hormigones.

Sin el cemento y el acero resultaría casi imposible por no decir imposible , la construcción de rascacielos, puentes colgantes , presas…
Antiguamente, los egipcios utilizaban yeso , a diferencia los romanos utilizaban puzclana.
Durante toda la Edad Media el principal eglotinante es el mortero.
Hoy en día, para la construcción se utiliza clinker junto con un poco de yeso.
Por ultimo, el cemento existe desde la época media. El proceso  de fraguado, es el resultado del endurecimiento de la mezcla hasta adquirir una forma pétrea.
Con cemento y diversos componentes áridos se elabora el hormigón : piedra artificial capaz de soportar esfuerzos elevadísimos.

CEMENTO.




HORMIGÓN.
    










3.2 MODERNOS MATERIALES ARTIFICIALES  : Los polímeros.

Los polímeros son sustancias constituidas por moléculas enormes, resultado de la concatenación de un gran numero de moléculas de tamaño normal llamadas monómeros. Un buen ejemplo de que la naturaleza ha sido capaz de producir polímeros, es el colágeno : Fibra que hace posible la cohesión de tejidos como la piel y los músculos.











Un primer criterio de clasificación es el comportamiento de los polímeros ante el calor;

-Polímeros termoplásticos ; se reblandecen por acción del calor y no pesan nada.










-Polímeros termoestables ; una vez enfriado  no se pueden volver a ser moldeados por efecto del calor , pues si se calientan acaban descomponiéndose.








Sin embargo, resulta interesante conocer los tipos de polímeros según sus propiedades mecánicas :

-Elastómeros : Capaces de soportar grandes deformaciones, sin llegar a  romperse y por tanto , de recuperar su forma original.









-Plastómeros  : Son aquellos que no recuperan su forma original.









-Fibras : Alta resistencia a las deformaciones ante esfuerzos de tracción.

-Recubrimientos : Sustancias liquidas que pueden extenderse sobre superficies formando una capa protectora.











-Adhesivos :  Forman fuertes enlaces con las superficies con las que entran en contacto.








Polímeros más usuales :

POLÍMEROS ARTIFICIALES ,  ( Por reacciones de adicción )  à  Teflón , polimetacrilato, PVC.


 









POLÍMEROS ARTIFICIALES , ( Por reacciones de condensación ) à  Baquelita, Siliconas.









POLÍMEROS NATURALES , ( Por reacciones de adición ) à Glúcidos , lípidos…












POLÍMEROS NATURALES, ( Por reacciones de condensación ) à Proteínas , Ácidos nucleicos …


sábado, 14 de abril de 2012

Materiales naturales. Derivados del petróleo.La piedra natural. La madera. Los metales


  2. MATERIALES NATURALES

Todos los materiales provienen de la naturaleza. Llegará el día en que la tecnología nos permita sintetizar aquellos materiales que necesitemos. L o que tenemos que tener  en cuenta  y  en mente que debemos  CUIDAR Y PROTEGER NUESTRO ENTORNO NATURAL.





  2.1 DERIVADOS DEL PETRÓLEO

La etimología del petróleo debe su apariencia aceitosa y su origen mineral.
El petróleo se trata de un liquido viscoso, generalmente  de tonalidades muy oscuras , que oscila entre 0,75 y 1,05 g/ml.
También, la descomposición durante millones de años de la flora y la fauna marinas en ausencia de oxigeno , bajo presión y a temperaturas elevadas, es el resultado del petróleo.
A pesar de su origen no existe lagos de petróleo subterráneo ni nada parecido, lo encontramos impregnando rocas porosas.
La composición química del petróleo es extremadamente compleja. Se trata de una mezcla de hidrocarburos  ( compuestos constituidos por cadenas moleculares de carbono e hidrógeno de longitud variado).
El  petróleo contiene desde el hidrocarburo más simple (metano  (( CH4)) ) hasta largas y pesadas cadenas como las que forman los asfaltos y las parafinas.
Otros elementos principales son el oxígeno , nitrógeno y el azufre .
Hoy en día, resulta casi imposible nombrar algún objeto cotidiano que no contenga derivados del petróleo en su composición  . Nos encontramos con un doble problema : Por un lado  se trata de un recurso limitado , y por otro, están las implicaciones medioambientales y políticas del petróleo.
El petróleo  crudo tiene poca utilidad , así que s necesario refinarlo . Las refinerías son grandes  plantas industriales en las que el petróleo es sometido a una serie de procesos físicos y químicos, cuyo resultado es la obtención de los diferentes hidrocarburos de los que está compuesto.









El principal proceso físico es la destilación.
La destilación es la operación  de separar, mediante evaporización y condensación, los diferentes componentes líquidos, sólidos disueltos en líquidos o gases licuados de una mezcla, aprovechando los diferentes puntos de ebullición  (temperaturas de ebullición) de cada una de las sustancias ya que el punto de ebullición es una propiedad de cada sustancia, es decir, no varía en función de la masa o el volumen, aunque sí en función de la presión.











Por otro lado , el principal proceso químico en el refinamiento del petróleo es la descomposición térmica.
La descomposición química es un proceso que experimentan algunos compuestos químicos  en el que, de modo espontáneo o provocado por algún agente externo, a partir de una sustancia compuesta se originan dos o más sustancias de estructura química  más simple. Es el proceso opuesto a la síntesis química .
















Una vez concluido el proceso de refinado , obtenemos una amplia gama de hidrocarburos : asfaltos , combustibles pesados…
Algunos de estos productos constituyen la materia prima de la industria petroquímica.
Actualmente, surten productos petroquímicos hasta la industria farmacéutica y la alimenticia.


  2.2 LA PIEDRA NATURAL

Cada vez que el ser humano ha querido que su obra perdure , ha recurrido a la piedra natural .
No obstante, el principal problema de la piedra natural es su transporte.
Antiguamente, las grandes construcciones de piedra dependían de la cercanía de la cantera. Hoy en día la piedra natural ha sido sustituida en la construcción  por materiales artificiales como el hormigón.
Las piedras naturales se pueden clasificar en cinco grandes grupos : areniscas , pizarras , calizas , granitos  y mármoles.
La areniscas; Roca formada por arena y un aglutinante natural. Depende de la composición química de ambos componentes, aunque la mayoría no resisten al paso del tiempo.
Las pizarras; Rocas metamórficas. Se trata básicamente de arcillas compactadas , fáciles de dividir en finas hojas planas. Hoy en día son muy utiles y muy utilizadas en la construcción de tejados.
Las rocas calizas; Rocas cuyo componente principal es carbonato cálcico. Son muy resistentes a la compresión y se utilizan en forma de bloques rectangulares ( sillares) . No obstante, tiene un problema : son muy vulnerables al ataque de los ácidos .
El granito; Roca intrusiva , es decir , formada a partir de magma en grandes profundidades , que sometida a fuertes presiones se ha enfriado muy lentamente. El granito es  muy duro , pesado y resistente .Actualmente, es muy utilizado para la elaboración de encimeras de cocina.
El mármol ; Piedra ideal para la ornamentación sin tener que renunciar a unas buenas propiedades mecánicas. Antiguamente, si se quería ennoblecer un edificio, se recubría de mármol.














  2.3 LA MADERA.


La madera es otro de los materiales que son casi imposible no utilizarlo. Presenta unas características muy similares a lo anterior dicho.
Es flexible, ligera , dura, abundante…Actualmente, sufrimos una consecuencia de su uso : La deforestación a un ritmo alarmante.
Los dos principales componentes de la madera son la celulosa y la lignina.














  2.4 LOS METALES.

La materia está formada por átomos. Existen 92 tipos de átomos y cada uno de estos tipos recibe el nombre de elemento.
La inmensa mayoría de las sustancias que nos rodean  son compuestos.














Propiedades de los  metales:

-Apariencia brillante.

-Dúctiles.

-Maleables.

-Buenos conductores.

-Forman iones positivos.




Al contrario de lo que ha sucedido con  la madera y la piedra natural, han sido suplantadas por los modernos materiales sintéticos , los metales siguen siendo muy utilizados.

Los metales reaccionan con facilidad con otros elementos , formando compuestos .Un efecto indeseado causado por la reactividad de los metales es la corrosión.

La excepción a esta regla son los llamados mateles noble , que por su baha reactividad son ideales para la industria de la joyería. Ej : Platino , rutenio, oro , plata…

Las aleaciones se denominan como la  mezcla de muchos metales.

lunes, 9 de abril de 2012

Localización de la materia prima y de los principales productos


                         
    Localización de la materia prima y de los principales productos



Actualmente, la mayoría  los seres humanos utilizamos aquellos materiales que pasan previamente por un proceso de elaboración o transformación , ya que siempre resulta necesario partir de una materia prima.
 Todo cuanto encontramos en la naturaleza es susceptible de ser utilizado como materia prima.
Por tanto, su origen puede ser : Animal ,Mineral o  Vegetal .





 












Sin embargo , todas las materias primas que existen no son igualmente importantes , es decir , la importancia de una materia prima está relacionada con la cantidad de productos que se pueden elaborar con ella y con el consumo de dichos productos.


 Materias primas que han resultado fundamentales para la humanidad




A lo largo de la historia, el número de productos manufacturados y  de materias primas, ha ido aumentando de forma constante a las necesidades humanas.
Así, surgió la necesidad de defenderse y alimentarse  que llevó a los primeros humanos a utilizar materiales minerales como el sílex o pedernal , una forma de dióxido de silicio ( como por ejemplo el cuarzo ) muy dura y relativamente abundante con la que elaboraban herramientas cortantes.
De la misma manera , utilizaban los huesos de los animales para tallar instrumentos puntiagudos.
Otra necesidad fue la de protegerse del frío que fue satisfecha con el uso de pieles.
Mas tarde, descubrieron distintos tipos de piedra y también determinaron el uso de la madera.







                                               











         






            Materias primas fundamentales en el mundo actual


En el mundo actual, nuestras necesidades son prácticamente ilimitadas , y hay mucha variedad de materias primas.
De un modo u otro todas son importantes, pero solo algunas han alcanzado la consideración de materias primas estratégicas.

El petróleo es sin duda la más conocida . Los mayores yacimientos se encuentran en Oriente Medio , Latinoamérica y en EEUU , Rusia y China poseen también importantes yacimientos.
También se sospecha que existen grandes cantidades de petróleo bajo los hielos del Ártico.
Como suele ocurrir, lo que para muchos supone una tragedia es para algunos una oportunidad de negocio.
Además, el hierro se conoce desde hace miles de años, pero desde la revolución industrial ha adquirido, mucha importancia.
En la actualidad , el hierro se encuentra muy repartido por el mundo.
El Carbón ha perdido relevancia respecto al petróleo , y por ese motivo sigue siendo aún muy abundante.
No obstante, los mayores yacimientos de carbón se encuentran en Asia.
El cobre es otro de los metales fundamentales en el mundo actual.Sin embargo, mucho antes de que se descubriera la electricidad ya era considerado un material estratégico.
Uno de los materiales semiconductores es el silicio, componente princiapl de los modernos chips electrónicos y uno de los materiales más abundantes del planeta.
 Como hemos visto, la mayoría de los materiales estratégicos son conocidos por el gran público. Sin embargo, existen materiales poco reconocidos, como por ejemplo, tantalio, metal cuya resistencia al calor y a la corrosión lo convierten en el ideal para diseñar circuitos electrónicos muy pequeños y de muy bajo consumo.







 






                 

miércoles, 28 de marzo de 2012

Los materiales al servicio de los seres humanos.






Los seres humanos han necesitado objetos útiles para sobrevivir en la naturaleza y satisfacer sus necesidades cotidianas. Para ello han buscado materiales adecuados para construir los objetos, y han elaborado un conocimiento sobre los materiales que les ha permitido manipular y transformar los mismos.

Las aportaciones científicas y tecnológicas realizadas en los últimos años en el estudio de los materiales cerámicos, metálicos, plásticos, superconductores, fibras,  etc. han sido excepcionales. Muchas veces sus repercusiones se han dejado sentir en la mejora de la calidad de vida, en avances médicos o en la aparición de nuevas máquinas o aparatos. En otras su incidencia no ha sido tan satisfactoria, no tanto por la contribución en sí misma como por el uso que se ha hecho de ella.