Al crear un nuevo material se produce
un gran cambio tecnológico a nivel mundial, cambiando a su vez la vida
cotidiana de las personas, en la mayoría de las veces, mejorando las cosas.
Cuando inventaron el bronce, el
hierro, el acero, el petróleo y los plásticos, surgieron grandes cambios. Hoy
en día, debido a los avances en física, química e informática, la creación de
nuevos materiales se ha convertido en una realidad y avanzan rápidamente.
1.- Materiales más empleados en: envases y
envoltorios, construcción, transporte, vestido, deporte.
Princincipales materiales utilizados en la elaboración de envases y embalajes:
- Metal:
hojalata
electrolítica y aluminio.
- Papel: Papel
Kraft, Papel pergamino vegetal, Papeles tissue, Papeles encerados.
- Cartón: El
cartón es una variable del papel, se compone de varias capas de este, las
cuales superpuestas y combinadas le dan su rigidez característica. Se considera
papel hasta 65gr/m2; mayor de 65gr/m2, se considera como cartón.
- Envases
Tetra Pak: Usado para alimentos líquidos como vino, refrescos, aceite,
salsas, agua, etc
- Madera: se
emplea para la fabricación de tarimas, cajas, pallets para el transporte.
- Vidrio:
El
vidrio es una mezcla de óxidos metálicos, los cuales se encadenan por medio de
calor y su composición básica es de arena, carbonato de sodio y piedra caliza.
Se utilizan para envasar líquidos principalmente.
- Plástico: son
materiales susceptibles de moldearse mediante procesos térmicos, a bajas
temperaturas y presiones. Son sustancias caracterizadas por su estructura
macromolecular y polimérica. De acuerdo a su composición química tendrán
diferentes propiedades de las cuales derivan sus aplicaciones.
Este
tipo de envases se divide en:
o
rígidos
(botellas, frascos, cajas, estuches, etc.) son elaborados a partir de
materiales que dan cuerpo y resistencia al envase, como por ejemplo: PET, PEAD,
PVC, PEBD, PP, PS
o
flexibles (películas para embalaje, bolsas,
sacos envolturas, etc.). son desarrollados a partir de la combinación de éstas
películas entre sí. La mayoría de los envases flexibles se producen con
polietileno de baja densidad.
Los
principales materiales utilizados en construcción:
En construcción se utilizan todos los
materiales imaginables, el acero inoxidable, el hierro, la madera, el ladrillo,
el hormigo armado, los cerámicos. Además de los composites como la fibra de
vidrio para la fabricación de bañeras, piscinas etc.
Los
principales materiales utilizados para la elaboración de vestidos son:
Las fibras textiles son polímeros
lineales de alto peso molecular y con una longitud de cadena lo suficientemente
grande para ser hiladas
- Clasificación según su origen :
o
Origen Natural- Fibras Naturales
o
Origen Artificial- Fibras Artificiales
o
Origen Sintético- Fibras Sintéticas
FIBRAS DE ORIGEN NATURAL:
Tipos:
o
De Origen Animal:
- Lana: ovejas
- Pelos: Cabra, Camélidos, Angora.
o De Origen
Vegetal:
- Fruto: Algodón, Coco,
- Tallo: Lino, Yute, Cáñamo.
FIBRAS DE ORIGEN ARTIFICIAL
Tipos:
o
Plásticos Proteicos: Caseína, Lanital.
o
Celulósicas:
- Rayón Viscosa se obtiene
a partir de láminas de celulosa de la madera del abeto
- Rayón acetato
o
Minerales: Fibra de vidrio, Hilo
metálico.
FIBRAS SINTETICAS: son
termoplásticas, estables, para permitir hilarlas directamente a partir del
polímero fundido.
Tipos:
o
FIBRAS DE NYLON a base de benceno.
o FIBRAS POLIÉSTER se hacen de grandes
polímeros, a partir de la condensación de alcoholes y ácidos orgánicos o de
hidroxiácidos.
o
FIBRAS ACRÍLICAS Se hacen por polimerización de radicales de acrilonitrilo en tejidos de punto en lugar de telas, se
fabrican alfombras y tapicerías.
o
FIBRAS ELASTOMÉRICAS procedentes del
latex del caucho.
Los principales
materiales utilizados en el deporte
son:
Algunos polímeros como:
- Polipropileno.
En fibras se utiliza en alfombras exteriores de piscinas y campos de mini-golf.
- Nylon:
para la fabricación de zapatillas, ropa, cuerdas y paracaídas.
Utilización de composites, como la
fibra de carbono y de vidrio, para fabricación de instrumentos y útiles para el
deporte:
Utilización de la nanotecnología en el
deporte:
- En el golf: creando palos más fuertes y ligeros a la vez.
cubriendo de nanometal con estructura cristalina son hasta 1.000 veces más
pequeños que metales tradicionales pero cuatro veces más fuertes.
- En el
ciclismo: desarrollando una bicicleta con una estructura que incorpora
nanotubos de carbón. El marco pesa menos de un kilo siendo rígida y fuerte.
- Fabricando
zapatillas con una aplicación de una capa protectora de cierto polímero
nanoscópico evitando que entre el agua del campo.
2.- ¿Qué son los
composites y cuáles son sus usos?.
Composites o resinas
compuestas son materiales compuestos de varios materiales con propiedades
diferentes y que forman una nueva sustancia con nuevas propiedades: mayor
resistencia, más ligeros, etc.
Se diferencian dos tipos de
componentes:
- Los
componentes de cohesión envuelven y unen los componentes de refuerzo
manteniendo la rigidez y la posición de éstos.
- Los
refuerzos confieren unas propiedades físicas al conjunto que mejoran las
propiedades de cohesión y rigidez.
Suelen formar estructuras muy
resistentes y ligeras, se utilizan en: aeronáutica, fabricación de prótesis,
astro y cosmonáutica ingeniería naval, ingeniería civil, artículos de camping,
etc.
El adobe, formado por arcilla y paja,
es el composite más antiguo que conocemos y que hasta hace poco era utilizado
en la construcción de viviendas. Macroscópicamente la arcilla (cohesión) se
distingue de la paja (refuerzo) pero la mezcla heterogénea tiene unas
propiedades mecánicas mejores de sus respectivos componentes individuales.
Otro ejemplo claro lo podemos
encontrar en los cimientos de los edificios:
hormigón armado con una
matriz de acero corrugado.
Los materiales empleados en la
construcción de viviendas e infraestructuras se basan en el hormigón armado y
el acero. Estos son materiales que no han dejado de evolucionar haciéndose más
resistentes y menos vulnerables con el paso del tiempo, actualmente, también se
incorporan otros materiales basados en la fibra del carbono, los polímeros
orgánicos, y el vidrio, que combinados entre sí forman los composites.
En los nuevos composite, los
refuerzos hacen aumentar la resistencia, rigidez, aislamiento
eléctrico, resistencia al calor y la estabilidad dimensional del componente de
cohesión. Por ello, estos composites superan a los metales, la madera y los
plásticos no reforzados en medicina, en construcción de barcos y aviones, en
materiales de deporte y en obras de construcción modernas.
3.- ¿Qué son y para qué se utilizan cada uno de los
siguientes polímeros: nailon, acrílicos, poliestireno, poliuretano, acetato,
policarbonato?.
Los
polímeros son
macromoléculas (generalmente orgánicas) formadas por la unión de moléculas más
pequeñas llamadas monómeros.
Características:
- — Alta plasticidad
- — Alta
Elasticidad
- — Alta
resistencia mecánica
- — Alta
resistividad eléctrica
- — Baja o
nula reactividad
Nailon:
El
nailon es un polímero sintético que pertenece al grupo de las
poliamidas. Es una fibra manufacturada la cual está formada por repetición de
unidades con uniones amida entre ellas. Las sustancias que componen al nailon
son poliamidas sintéticas de cadena larga que poseen grupos amida (-CONH-) como
parte integral de la cadena polimérica. Existen varias versiones diferentes de
Nailon siendo el nailon 6,6 uno de los más conocidos.
Aplicaciones:
•
En la ingeniería mecánica: asientos de válvulas,
engranajes en general, excéntricas, cojinetes, rodamientos, etc.
•
Las películas de nylon se emplean cada vez más
en aplicaciones de embalaje para productos alimenticios y farmacéuticos.
•
En tejidos: medias, pantis, calcetines y bobinas
de hilo de nailon.
•
Cuerdas y paracaídas
•
Cepillos.
Acrílico.
Aplicaciones: Se utilizan como fibras
para hacer tejidos, como medias y suéteres, o también productos para ser
expuestos a la intemperie, como carpas y otros.
Poliestireno (PS)
El poliestireno (ps) es el tercer
termoplástico de mayor uso debido a sus propiedades y a la facilidad de su
fabricación. Es rígido y quebradizo.
Aplicaciones:
•
Poliestireno de medio impacto: Vasos,
cubiertos y platos descartables, empaques, juguetes.
• Poliestireno de alto impacto:
Electrodomésticos (radios, TV, licuadoras, teléfonos lavadoras), tacos para
zapatos, juguetes.
•
Poliestireno cristal: envases desechables,
juguetes, electrodomésticos, difusores de luz, plafones.
• Poliestireno Expandible: envases térmicos,
construcción (aislamientos, tableros de cancelería, plafones, casetones, etc.).
Poliuretanos
Los poliuretanos pueden ser de dos
tipos, flexibles o rígidos
Aplicaciones:
•
El uso más importante del poliuretano flexible
es el relleno de colchones espuma de estropajos.
• Paragolpes de los automóviles los volantes y
tableros de instrumentos, puesto que resisten la oxidación, los aceites y la
abrasión.
• El bajo de las alfombras, recubrimientos,
calzado, juguetes y fibras.
• Por su resistencia al fuego se usa como
aislante de tanques, recipientes, tuberías y aparatos domésticos como
refrigeradores y congeladores.
Acetato:
Los acetatos son polímeros de resina
sintética, es insoluble en agua, grasas, o la gasolina y es soluble en
alcoholes, cetonas y ésteres. El acetato de polivinilo es el más utilizado
debido a sus propiedades adhesivas de materiales porosos como la madera y de
papel.
Aplicaciones:
• Como pegamento de acetato de polivinilo.
• Se utiliza en el
papel y en la industria textil para producir revestimientos.
• En la fabricación de pinturas de látex.
• Los adhesivos de acetato de polivinilo, que
son más comúnmente conocido como cola de carpintero, o cola blanca.
• En la fabricación de plastificantes.
Policarbonato:
El policarbonato es un material de
altas prestaciones ya que tiene una combinación única de propiedades, pues ofrece
claridad, durabilidad, seguridad, versatilidad y resistencia al calor y a la
fragmentación.
Los policarbonatos son un grupo
particular de termoplásticos (pueden ser moldeados en caliente). Son
trabajados, moldeados y termo-reformados fácilmente.
Aplicaciones:
• Por su baja densidad es útil para techos de
invernaderos, estadios, etc.
• Por su resistencia, es usado para cristales
blindados.
•
Placas Solares.
•
Discos Cd.
•
Faros y parachoques de automóviles.
• Cascos
•
Lentes para gafas y pantallas protectoras.
4.- ¿Por qué se llama "chips" a los circuitos
integrado de silicio?.
Se llaman chips por que para fabricar
un circuito integrado se parte de un cilindro de silicio purísimo, de un metro
de largo y unos 15 cm. De diámetro, que se corta en rebanadas de 0.25 mm de
grosor. Cada una de esas lonchas se parece mucho a una patata frita como para
que en inglés llamaran también chips a los circuitos integrados de silicio.
5.- Explica de forma clara en qué consiste la
nanotecnología y cuáles son sus principales aplicaciones.
La nanotecnología es el estudio,
diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y
sistemas funcionales a través del control de la materia una escala minúscula (nano),
y la explotación de fenómenos y propiedades de la materia a nano escala.
Su unidad de medida es el nanómetro
(10-9m).
Los científicos utilizan la nanotecnología
para crear materiales, aparatos y sistemas novedosos y poco costosos con
propiedades únicas.
La nanotecnología involucra a las
ciencias químicas y bioquímicas, la biología molecular y la física, y las
tecnologías de ingeniería electrónica y de proteínas, imágenes electrónicas,
física y química computacional.
Historia
de la nanotecnología:
•
En 1820, el científico inglés Michael
Faraday descubrió la ley de inducción magnética donde
dedujo que una variación de flujo magnético produce una fuerza electromotriz, y
a partir de esta ley se forma toda la tecnología eléctrica moderna.
•
En 1948, Bardeen, Brattain y Shockley
hicieron uno de los grandes descubrimientos científicos que ha cambiado la vida
moderna, y éste fue: el transistor. Este descubrimiento proporcionó
que toda la electrónica actual esta basada en el transistor más o menos
compactado con las técnicas microelectrónicas.
•
En
1959, va aparecer uno de los hombres más importantes e influyentes dentro del
mundo de la nanotecnología, éste fue Richard Feynman,
que fue el primer hombre en hacer pública la visión de intervenir a nivel
atómico.
•
En 1974, Norio Taniguchi, un
prestigioso científico japonés, fue el creador de la palabra nanotecnología
(Nano- technology), donde la definía como el proceso de separación,
consolidación y deformación de los materiales por un átomo o una molécula.
•
En 1986, K. Eric Drexler sostiene la
posibilidad de ser capaces de crear sistemas de ingeniería a nivel molecular.
Algunas
imágenes de nanomoléculas:
— Fullerenos:
moléculas de carbono puro que tienen la apariencia estructural de un balón de
fútbol.
— Nanotubos:
pequeños tubos formadas por átomos de carbono puro.
La
nanotecnología y la investigación:
— Nanotecnología
seca
o Se centra
en la fabricación de estructuras de carbón (por ejemplo fullerenes y
nanotubos), silicio y otros materiales inorgánicos y metales.
o Se emplea
en electrónica, magnetismo y dispositivos ópticos.
o
Autoensamblaje a nivel molecular por
ordenador.
— Nanotecnología
húmeda
o Esta
tecnología se basa en sistemas biológicos que existen en un entorno acuoso
incluyendo material genético, membranas, encimas y otros componentes celulares.
o
También se basan en organismos vivientes cuyas
formas, funciones y evolución, son gobernados por las interacciones de
estructuras de escalas nanométricas.
— Nanotecnología
computacional
o Con esta
rama se puede trabajar en el modelado y simulación de estructuras complejas de
escala nanométrica.
o
Se puede manipular átomos utilizando los nanomanipuladores
controlados por computadoras.
Aplicaciones:
La principal idea de la nanotecnología
en la informática es la posibilidad de reducir aún más el tamaño de algunos
componentes y dispositivos de un ordenador.
Reducir el tamaño de los circuitos
integrados implica una respuesta más rápida y un menor consumo de energía..
Con la aplicación de la nanotecnología
en la informática se puede conseguir:
o Reducir el
tamaño de los microprocesadores y así aumentar su velocidad de transmisión.
o Moldear y
simular estructuras a escala nanométrica.
o Manipular
átomos utilizando nanomanipuladores controlados por computadoras.
o
Sistemas de almacenamiento ultrapequeño.
o
En la fabricación de Nanoordenadores.
o
Pantallas flexibles con nanotubos.
o
Creación de nanorobots: En la actualidad ya
existen y son denominados nanorobots o nanobots y miden no más de un nanómetro,
que es la millonésima parte de un metro. Estos nanobots están creados con
nanomateriales (materiales a nanoescala) los cuales pueden ser subdivididos en
nanocapas, nanopartículas y nanocompuestos.
— Aplicaciones
médicas
o Las nanopartículas se pueden introducir en las
moléculas causantes de la supresión del sistema inmunológico en algunos
cánceres,
o Existe
biosensores y técnicas de imagen que pueden facilitar el diagnóstico de
enfermedades.
o
Se están creando biomateriales que tienen en
su interior estructuras nanométricas que contribuirán a la fabricación de
tejidos artificiales a imitación de los tejidos naturales, y que pueden
sustituir a otros dañados.
La nanotecnología va a proporcionar en el
futuro las herramientas necesarias para la modificación del material genético y
la cura de enfermedades que tengan este origen.
-
Aplicaciones
energéticas.
o
Se está aplicando nanotecnología para detectar
explosivos o para generar energía a partir del sonido
o
Las nuevas pantallas de televisión que
sustituirán a las actuales de cristal líquido, están basadas en la
nanotecnología
o
Para construir baterías para ordenadores, las
cuales tienen una duración mayor a las actuales, además de ser
extraordinariamente pequeñas.
- Aplicaciones
en la industria:
o
Modificaciones de pinturas y barnices con nanopartículas: según
los estudios el uso de partículas de ZnO mejora el comportamiento frente a la
actividad ultravioleta y la incorporación de sílice mejora la resistencia al
rayado.
o
Nanocables para capturar energía solar. Se trata
de estructuras moleculares con propiedades eléctricas u ópticas, cuyo uso
depende de su composición química. En este caso se trata de nanocables
para capturar la energía del sol, dentro de una serie de proyectos estratégicos
de búsqueda de alternativas de energía a la crisis del petróleo y sus derivados
y al calentamiento global.
o
En la industria agroalimentaria: se han
desarrollado nanoherramientas para bioseguridad que pueden permitir el
desarrollo de biosensores que permitan detectar agentes biológicos como Ántrax
o tuberculosis en la cadena alimentaria de una forma fiable y eficaz.
o
Nanocompuestos en el
área de envasado de alimentos, por ejemplo, un nuevo tipo de goma espuma para
el envasado de platos preparados con mejores propiedades térmicas y
biodegradables.
— Colaboración
contra el deterioro del medio ambiente
o
En la purificación del agua se utilizan
nanofiltros que dejan pasar el agua y que en vez de atrapar las bacterias
directamente las eliminan, con un coste inferior a los medios actuales.
Aquí os dejo un esquema de las principales aplicaciones:
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Herramientas que utilizamos en Internet:
