jueves, 12 de junio de 2014

Los Nuevos Materiales

Pienso que en nuestra sociedad, llena de constantes cambios, nunca viene demás saber las novedades de todo lo que nos rodea. Por eso hoy hablaré de los 15 nuevos materiales y de sus utilidades actuales.


LA FIBRA DE CARBONO




La fibra de carbono es un polímero de una cierta forma de grafito, que es una forma de carbono puro. 
La fibra de carbono (fibrocarbono) es un material formado por fibras de 50-10 micras de diámetro, compuesto principalmente de átomos de carbono. Los átomos de carbono están unidos entre sí en cristales que son más o menos alineados en paralelo al eje longitudinal de la fibra. La alineación de cristal da a la fibra de alta resistencia en función del volumen (lo hace fuerte para su tamaño). 

Las propiedades de las fibras de carbono, como la flexibilidad, alta resistencia, poco peso, tolerancia a altas temperaturas y baja expansión térmica, las hacen muy útiles en la industria aeroespacial, ingeniería civil, aplicaciones militares, deportes de motor y otros.

 La fibra de carbono se utiliza principalmente para reforzar materiales compuestos, para obtener materiales conocidos como plásticos reforzados con fibra de carbono (PRFC).  La fibra también tiene uso en la filtración de gases a alta temperatura, como electrodo de gran superficie e impecable resistencia a la corrosión, y como un componente anti-estático. 
Las fibras de carbono generalmente se combinan con otros materiales para formar un compuesto: cuando se combina con una resina plástica es moldeada para formar un plástico reforzado con fibra de carbono (a menudo denominado también como fibrocarbono. Sin embargo, las fibras de carbono también se combinan con otros materiales, como por ejemplo con el grafito para formar compuestos carbono-carbono, que tienen una tolerancia térmica muy alta.



EL GRAFENO



El grafeno es una alotropía del carbono (un material es alotrópico cuando se puede presentar en diferentes estructuras. Por ejemplo: el carbono se puede presentar como diamante, como grafito y también, como grafeno). Es una membrana 100.000 veces más delgada que el cabello humano con posibilidades de revolucionar la industria electrónica.
  El grafeno ahora mismo está en proceso de investigación, y se supone que los resultados van a dar un material con enormes posibilidades, es sin duda uno de los nuevos materiales más prometedores.Las 5 grandes propiedades que hacen tan fantástico al grafeno son las siguientes. 
Lo que caracteriza al grafeno y lo hace tan especial es su alta resistencia (es 200 veces más que el acero, es el más resistente del mundo), su dureza, su flexibilidad (se puede enrollar), su altísima contuctividad térmica y eléctrica, y su bajo peso.
 La posibilidad de aislar grafeno a temperatura ambiente tiene la puerta abierta a la implementación industrial también.
La oxidación, la resistencia a la rotura o el aislamiento en aerogeneradores, placas solares y cascos de barco será una realidad en breve.
Su implementación en electrónica llegará seguro, gracias a sus propiedades sin precedentes, aunque paa eso aún quede un largo camino.
La posibilidad de elementos nanométricos abren un nuevo campo de control para gases y fluidos, que gracias a su eficiencia energética y a la posibilidad de hacer poros de distintos tamaños, hacen soñar con una revolución industrial en todos los campos donde se aplique.
Su posible aplicación en la industria solar y en las pantallas será una realidad en breve, pudiendo dar flexibilidad también a dichos productos.
Todavía no hay aplicaciones prácticas de este material, pero los expertos creen que entre otras aplicaciones, se podría usar en pantallas sensibles al tacto, para fabricar computadoras más rápidas o en celdas solares.



LA FIBRA ÓPTICA


La fibra óptica es un filamento de vidrio o plástico flexible y con un espesor inferior a un cabello humano empleado para transmitir luz de un extremo a otro independientemente de la forma que tenga su recorrido. 
La fibra óptica es la tecnología resultante de unir el conocimiento de las propiedades de la luz y el vidrio con el objeto de poder enviar y transmitir pulsos de luz a grandes distancias con velocidades cercanas a los 200.000 Km por segundo.
La fibra óptica la podemos asemejar a un cable de cobre en el que en vez de electricidad, se transmite luz, es decir es un cable de luz en el que, a diferencia de los tradicionales cables de electricidad, la luz no interacciona ante la presencia de perturbaciones de origen electromagnético como pueden ser las tormentas, llamaradas solares o por la presencia intencionada de algún medio que entre en interferencia, lo que hace a la luz un emisor de información de alta calidad.
Por otro lado la elevada capacidad y velocidad de transmisión cercana a la velocidad de la luz hacen a la fibra óptica el medio idóneo para enviar grandes cantidades de información de alta calidad en escasos milisegundos.
Las primeras aplicaciones fueran en medicina (en los fibroscopios que iluminan y transmiten la exploración en formato de video).
Se expandió rápidamente a otros sectores como el de la arqueología, por medio del cual podían ver a través de complicados laberintos de rocas y muros imposibles de acceder al otro lado sin derribarlos.
En el sector de industrial se utiliza como medio de inspección en materiales de dificil acceso, etc... 
Es sobretodo utilizada en la telefonía, internet, redes locales, televisión y radio, permitiendo mejorar la calidad de los servicios ofertados.



EL COLTÁN


La columbita-tantalita (o coltán) es un mineral óxido, en el cual se encuentran  la columbita (compuesta por óxidos de niobio, hierro y manganeso) y la tantalita (compuesta por óxido de tantalio, hierro y manganeso en cualquier proporción). Estos óxidos constituyen una solución sólida en ambos minerales, son escasos en la naturaleza y dan un claro ejemplo de materiales que han pasado de ser considerados simples curiosidades mineralógicas a estratégicos para el avance tecnológico debido a sus nuevas aplicaciones.
Propiedades como superconductividad, carácter ultrarrefractario (minerales capaces de soportar temperaturas muy elevadas), ser un capacitor (almacena carga eléctrica temporal y la libera cuando se necesita), alta resistencia a la corrosión y a la alteración en general,  le hacen idóneo como material para uso extraterrestre en la Estación Espacial Internacional y en futuras plataformas y bases espaciales.
 El coltán es fundamental para el desarrollo de nuevas tecnologías: telefonía móvil, fabricación de ordenadores, videojuegos, armas inteligentes, medicina (implantes), industria aeroespacial y  levitación magnética.

LOS SEMICONDUCTORES



Los semiconductores son elementos que tienen una conductividad eléctrica inferior a la de un conductor metálico, pero superior a la de un buen aislante. El semiconductor más utilizado es el silicio, que es el elemento más abundante en la naturaleza, después del oxígeno. Otros semiconductores son  el germanio y el selenio.
El comportamiento eléctrico de un semiconductor se caracteriza por contener electrones libres (son portadores de carga negativa y se dirigen hacia el polo positivo de la pila), huecos (son portadores de carga positiva y se dirigen hacia el polo negativo de la pila). Además, al conectar una pila, circula una corriente eléctrica en el circuito cerrado, siendo constante en todo momento el número de electrones dentro del cristal de silicio. Los huecos sólo existen en el seno del cristal semiconductor. Por el conductor exterior sólo circulan los electrones que dan lugar a la corriente eléctrica.
Se aplica sobre todo en dispositivos eléctricos como díodos, transitores y termisores


LOS SUPERCONDUCTORES


Un superconductor es un material que no opone resistencia al flujo de corriente eléctrica por él. Algunos tienen una composición muy sencilla (elementos químicos como el plomo o el aluminio) y otros involucran varios elementos y hay que prepararlos en el laboratorio.
La superconductividad es una propiedad presente en muchos metales y algunas cerámicas, que aparece a bajas temperaturas, caracterizada por la pérdida de resistividad a partir de cierta temperatura característica de cada material, denominada temperatura crítica. También son repelidos por los campos magnéticos.
Por su ausencia de resistencia, los superconductores se han utilizado para fabricar electroimanes que generan campos magnéticos intensos sin pérdidas de energía. 
Los imanes superconductores se han utilizado en estudios de materiales y en la construcción de potentes aceleradores de partículas. Aprovechando los efectos cuánticos de la superconductividad se han desarrollado dispositivos que miden la corriente eléctrica, la tensión y el campo magnético con una sensibilidad sin precedentes.
El descubrimiento de mejores compuestos superconductores es un paso significativo hacia una gama mayor de aplicaciones, entre ellas ordenadores más rápidos y con mayor capacidad de memoria, reactores de fusión nuclear en los que el plasma se mantenga confinado por campos magnéticos, trenes de levitación magnética de alta velocidad y, tal vez lo más importante, una generación y transmisión más eficiente de la energía eléctrica.


LOS COMPOSITES


Un material compuesto o "composite" es un sistema material integrado por una combinación de dos o más micro o macro estructuras que difieren en forma y composición química y que son esencialmente insolubles entre sí. Los composites conservan, al menos parcialmente, las propiedades de sus sistemas constituyentes y se diseñan para que presenten la combinación de propiedades más favorable. Tienen un peso reducido, una rápida instalación, una gran resistencia específica, un mantenimiento escaso o nulo ydurabilidad en ambientes agresivos.
Se pueden clasificar en tres categorías, de acuerdo a sus formas: materiales particulados (formados o reforzados por agregados de partículas, como el hormigón), las fibras (materiales reforzados por fibras, como la fibra de vidrio y fibra de carbono) y los materiales estructurales (laminares o tipo sándwich, como los vidrios de alta seguridad, cartón corrugado...). 
Se pueden aplicar en edificación, construcción naval, medicina, medicina dentaria, deportes nauticos y otros.


EL POLIESTIRENO


El Poliestireno es una cadena larga de carbono e hidrógeno, con un grupo fenilo unido cada dos átomos de carbono. Es producido por una polimerización vinílica de radicales libres a partir del monómero de estireno. A temperatura ambiente, el poliestireno es un sólido termoplástico que puede ser derretido a altas temperaturas para moldearlo por extrusión y después resolidificarlo. Hay diferentes tipos, debido a las diferentes propiedades que presentan los poliestirenos y que permiten la producción de diversidad de artículos para varios usos, se distinguen dos tipos básicos de resinas de poliestireno: el poliestireno de uso general o poliestireno cristal (GPPS) y el poliestireno de alto impacto (HIPS).
En general, son de color transparente (sólo el GPPS, el HIPS es blanquecino opaco), tienen baja resistencia al impacto, muy baja elongación, buen brillo, son livianos, pueden ser procesados en un amplio rango de temperaturas, tienen elevada fuerza de tensión, son resistentes a químicos inorgánicos y al agua, siendo solubles en hidrocarburos aromáticos y purificados, tienen propiedades eléctricas sobresalientes, conductividad eléctrica y térmica, así como poca densidad.
En términos generales el GPPS es apropiado para aplicaciones finales que requieren principalmente alta rigidez, buena elongación y estabilidad dimensional con excelente transparencia. Si se requiere mayor resistencia al impacto y la transparencia no es indispensable, el HIPS es una muy buena opción. Entre estas aplicaciones se encuentran los artículos para empaque, vasos, platos y cubiertos desechables, televisores, computadoras, muebles, sanitarios, etc.
Además de estas aplicaciones, el poliestireno también se puede impregnar de un agente espumante dando origen al poliestireno expandido (EPS) que se usa para fabricar vasos y platos térmicos, partes rígidas, ligeras y flexibles que se usan para proteger bienes al embalarlos, láminas ligeras y rígidas que se arman con varilla para construcción, etc.


EL PVC



El policloruro de vinilo (PVC) es similar al polietileno. El PVC es una combinación química de carbono, hidrógeno y cloro y es el plástico con menos dependencia del petróleo.
Existen dos tipos de PVC: el flexible y el rígido. El PVC flexible o también llamado plastificado, constituye el 50% de la producción y ambos tienen alta resistencia a la abrasión y a los productos químicos.
El PVC flexiblees destinado para hacer manteles, cortinas para baño, muebles, alambres y cables eléctricos, tapicería de automóviles, etcétera.
El PVC rígido se usa en la fabricación de tuberías para riego, juntas, techado, botellas, y también en partes de automóviles.
Es esencialmente utilizado para la fabricación de tubos, ventanas, puertas, persianas, muebles, etc.
Algunas propiedades del PVC hacen que ocupe un lugar privilegiado dentro de los plásticos,como su ligereza, inercia, inocuidad, resistencia al fuego (no propaga la llama), impermeabilidad... Es también un aislante (térmico, eléctrico y acústico), de elevada transparencia, fácil de transformar (por extrusión, inyección, calandrado, prensado, recubrimiento y moldeo de pastas), además de que es reciclable. 
Actualmente en el mercado se puede encontrar una amplia variedad de productos de PVC acorde a requerimientos de la industria y del usuario, como películas para envasado de productos medicinales, desde películas monocapas hasta películas con altas barreras y laminados para proteger productos farmacéuticos; envases para plasma, suero, sangre; láminas para el envasado de productos electrónicos (que requieren condiciones de protección específicas); láminas para el envasado de diversos productos como pilas, lámparas eléctricas, cámaras fotográficas, herramientas, productos para el hogar, productos de cosmética; bandejas y tapas termoformadas, para el envasado de alimentos; películas termocontraíbles, para etiquetado de botellas, frascos; cápsulas para botellas de vino o envases con protección de evidencia de apertura; películas destinadas al envasado de alimentos...



EL POLIURETANO


Los Poliuretanos son los polímeros mejor conocidos para hacer espumas, pero son mucho más que espumas, los poliuretanos componen una de las familias de polímeros más versátiles que existen.
 La mayoría de estos poliuretanos son espumas para aplicaciones en diversos segmentos de la industria automotriz, de muebles, de refrigeradores, de  fabricación de suelas y de la construcción.
Una aplicación muy interesante llena de tecnología y en la que se aplican todos los tipos de poliuretano es el automóvil, donde las espumas flexibles tipo “slab” se emplean en la tapicería de los asientos, en algunos rellenos para la reducción de ruidos, en juntas en diversas partes interiores, bajo alfombra, etc. La espuma flexible moldeada se emplea en asientos, respaldos y cabeceras, las espumas rígidas termoformadas en los paneles de techos, paneles para parte interna del cofre, algunas partes del motor, absorbedores de impacto, etc.
 Las espumas semi-rígidas en tableros de instrumentos, descansabrazos, consolas centrales, etc. Espuma de tipo piel integral para volantes, filtros de aire, y otras partes del interior de los automóviles y camiones, Espumas tipo RIM para fascias, quemacocos, encapsulado de cables (arneses), etc. Espumas de tipo CASE para perillas, cables,  filtros de aceite, película anti-astillable en vidrios, pintura y sellador, adhesivos, piel sintética para la tapicería, elementos decorativos, etc.
Se usa el poliuretano flexible para el acojinamiento de asientos automotrices de todo tipo, telas bondeadas, bajo alfombras y rellenos, también se emplea el poliuretano para la elaboración de  cabeceras y descansa brazos.
Se utilizan en gran  medida para transportar y conservar  en buen estado  diversos productos en transporte refrigerado. Las cajas  le permiten un fácil manejo  y  reducción de costo de transporte de los materiales.
 En interiores también tiene gran importancia el uso de los poliuretanos ya que se utiliza para la fabricación de una gran variedad de productos diferentes. Se usa para tableros, volantes, paneles interiores techo y puertas,
 Principalmente se usa en los refrigeradores domésticos y comerciales, en calentadores de agua y boilers.
 En la industria del calzado se emplea el poliuretano flexible para acojinamientos tanto del calzado como de ropa y en telas capitonadas, Se puede utilizar  para elaborar el espandex (tela elástica).
El poliuretano es un material muy usado en la fabricación de suelas en la industria del calzado debido a sus características  de flexión, confort y resistencia a la abrasión. Su versatilidad y sus propiedades físicas robustas lo han convertido en un material de elección para muchos fabricantes de calzado.
 Se utiliza en Recubrimientos, Adhesivos, Selladores y Elastómeros. Su uso y aplicación depende directamente  de las necesidades de los cliente, sin embargo Polioles tiene a su disposición toda la gama de materiales con la finalidad de satisfacer sus requerimientos  en densidad, propiedades  físicas, condiciones de proceso, acabado de las piezas entre otras.
Los adhesivos de poliuretano presentan una excelente flexibilidad y durabilidad. Son apropiados para pegar los materiales más diversos. Los adhesivos de poliuretano se adaptan a múltiples requisitos de aplicación y aportan características de protección. Entre ellas se incluyen la elasticidad, la buena resistencia a múltiples productos químicos y el calor, así como su idoneidad como masa de relleno y nivelación. Por sus propiedades se pueden usar en la construcción, en muebles, calzado y transportación.
En construcción el poliuretano tiene un uso muy variado.  El uso del poliuretano en las construcciones como aislante térmico tiene como beneficio el ahorro de energía ya que sisminuye el uso de los sistemas de calefacción.
 El poliuretano tiene una aplicación que se conoce como imitación madera y esta se usa para principalmente para decoración entre otras. Se utiliza también para la fabricación de colchones y para el acojinamiento de muebles convencionales desde sillas hasta cómodos sillones, marcos decorativos y colchones.



LAS RESINAS EPOXI
Una resina epoxi es un polímero termoestable que se endurece cuando se mezcla con un agente catalizador o “endurecedor”. Las resinas epoxi están constituidas comúnmente de dos componentes que se mezclan previamente antes de ser usados y al mezclarse reaccionan causando la solidificación de la resina. Su secado se realiza a temperatura ambiente.
Sus propiedades principales son la humectación, la adherencia, un buen aislamiento eléctrico una buena resistencia mecánica, resistentes a la humedad, al ataque de fluidos corrosivos y a temperaturas elevadas. Tienen también una excelente resistencia química y poca contracción al curar.
 La resina epoxi se puede utilizar en pinturas, acabados, adhesivos, materiales compuestos, sistemas eléctricos y electrónicos, consumo, aplicaciones náuticas, industria y arte.



EL SILICIO


Pese a que el silicio no se encuentra puro en estado natural, se pueden hallar varios compuestos en la Tierra, y es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre, después del oxígeno. 
Se trata de un elemento químico de tipo metaloide que se presenta en forma amorfa y cristalizada. 
Este elemento se encuentra en abundancia bajo la superficie y es muy peligroso, ya que su inhalación en grandes cantidades puede provocar una enfermedad mortal conocida como silicosis (los mineros y canteros generalmente tienen altos riesgos de contraerla).
Los humanos usamos el silicio en abundancia, pero quizás su uso más significativo es en forma de arena y de arcilla, que usamos para crear hormigón, ladrillos, esmaltes, cerámica y muchos otros productos útiles para la construcción. También es un elemento fundamental en la producción del acero y muchos tipos de vidrio, siendo uno de los elementos más útiles y económicos.
El silicio hiper puro y combinado con otros elementos como boro, galio, fósforo y arsénico, se puede utilizar para producir una forma de silicio que compone los transistores, las células solares, los rectificadores y muchísimos otros dispositivos que se utilizan ampliamente en la industria electrónica y la tecnología espacial.
También es muy especial en la producción de polímeros y otros materiales como las siliconas orgánicas. No solo es un elemento que utilicemos los Hombres, pues muchos otros animales y vegetales también lo aprovechan. Está presente en la estructura de muchos animales (incluyéndonos) y en las paredes celulares de las plantas, entre otras cosas.



EL AEROGEL



El aerogel es un material ultraligero poroso sintético derivado de un gel, en el que el componente líquido del gel ha sido reemplazado con un gas. El resultado es un sólido con muy baja densidad y conductividad térmica. Tiene una naturaleza transparente y la luz se dispersa en forma en el material, sin embargo, se siente como el poliestireno extruido al tacto.
A pesar de su nombre, aerogeles son materiales sólidos, rígidos, y secos que no se parecen a un gel en sus propiedades físicas, el nombre proviene del hecho de que están hechos a partir de geles. Presionar suavemente en un aerogel normalmente no sale siquiera una marca menor; presionar más firmemente dejará una depresión permanente.
Los aerogeles son buenos aislantes térmicos, suportan mucha carga seca y actúa como un desecante fuerte.
Debe ser manipulado con guantes.
Se utiliza para el aislamiento térmico, adsorbente químico, aunque la NASA lo utiliza como atrapa polvo espacial, como espesante en pintura y cosmética y como supercondensadores. Se ha incorporado recientemente aerogel en el molde de una nueva serie de raquetas de tenis, y se ha utilizado previamente en raquetas de squash. Se han mostrado prometedores en la absorción de metales pesados contaminantes como mercurio, plomo y cadmio en el agua.

EL METAFLEX

El Metaflex es un meta-material con propiedades electromagnéticas inusuales que curvan y canalizan la luz.
Se han conseguido crear membranas flexibles de este material que permitirían producir "tejidos inteligentes".
La invisibilidad es sólo una de las propiedades que presenta éste meta-material ya que dónde más avances tiene previsto realizarse es en el campo de la óptica.
El Metaflex consta de unas membranas flexibles, creadas gracias al empleo de una nueva técnica que ha permitido liberar los meta-átomos de la superficie dura sobre la que fueron construidos.
La unión de estas membranas podría producir un "tejido inteligente", que sería el primer paso para fabricar una capa o cualquier otra prenda para "hacer desaparecer" a la persona que la porte.
El mayor desafío para que el Metaflex es el tamaño. La muestra máxima conseguida hasta ahora es de 5x8 milímetros.
La primera aplicación potencial es la creación de súper-lentes mucho más eficaces que las actuales, aunque las futuras aplicaciones abarcarían prácticamente cualquier campo de la vida social. 
Mientras que unos piensan en superlentes tridimensionales flexibles para la industria de la óptica, se forman ya ideas de soldados de guerra invisibles infiltrados en territorio enemigo.




EL SILICENO

El siliceno presenta una estructura sólida, obtenida a partir de átomos de silicio. A pesar de que se conoce desde 2007, los científicos aún buscan un proceso industrial para producirlo masivamente. Si lo encuentran, y seguramente lo harán,podría reemplazar al grafeno.
Estamos dando los primeros pasos en el desarrollo del siliceno. Pero los experimentos realizados hasta ahora demuestran que puede reunir en un mismo material las características del grafeno con la compatibilidad de los componentes semiconductores actuales. Si se logra poner a punto un proceso industrial adecuado para producir siliceno en grandes cantidades y a un coste bajo,seguramente reemplazará al grafeno en buena parte de sus aplicaciones.
(No encontré fotos de este material, quizás por ser aún muy reciente). 

1 comentario:

  1. Muy buenos estos dos últimos artículos, sobre todo éste
    Has hecho un blog muy irregular, aunque con algunas entradas excelentes

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