[EN ANDALUCÍA]


     Instituciones andaluzas de Investigación y Desarrollo
Los sectores de Investigación y Desarrollo cuentan con el Instituto de Ciencia de Materiales. Este instituto está participado por la Junta de Andalucía, la Universidad de Sevilla y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas( CSIC) .Este utiliza una importante divulgación mediante la organización de cursos y conferencias.

La Corporación Tecnológica Andaluza es una de las empresas que tiene como objetivo impulsar todo tipo de proyectos tecnológicos y cuenta con más de cien miembros. En la actualidad la corporación financia más de 170 proyectos relacionado con nuevos materiales.

Las universidades andaluzas presentan un papel fundamental como el Grupo de Elasticidad y Resistencia de Materiales.

     Los parques tecnológicos andaluces

El principal es el Parque Tecnológico de Andalucía situado en Málaga. Luego 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.

El mayor parque tecnológico de nuestra comunidad es Aerópolis. Este parque se encuentra cerca del aeropuerto de Sevilla y tiene un conjunto de empresas relacionadas con la industria aeroespacial, como por ejemplo las instalaciones de TEAMS.

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5. EL AVANCE DE LA NANOTECNOLOGÍA

El desarrollarlo de los primeros circuitos electrónicos han llegado hasta límites inimaginables, pero estos circuitos ya están llegando a sus límites y la nanotecnología ya puede dar el siguiente paso: los transistores, componentes fundamentales de los chips, serán sustituidos por moléculas llamadas rotaxanos.

La tecnología que sirve para fabricar los chips puede encontrar una nueva aplicación revolucionaria. Una de las investigaciones ha encontrado nanorrobots capaces de regular reacciones químicas. Mediante estos nanorrobots sería posible eliminar obstrucciones de arterias y curar lesiones cardiacas.

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4. EL DESARROLLO TECNOLÓGICO. SUS APLICACIONES

Gracias  a las nuevas tecnologías y a los nuevos avances técnicos, la sociedad fabricar nuevos materiales más avanzados para nuestra vida futura.

Las cerámicas es un material fácil de moldear y tras cocerse adquieren una gran dureza y resistencia,  aunque este material es el que ha provocado más decepciones que alegrías a los investigadores. Un material cerámicos son las arcillas y las industrias han diseñado prototipos cerámicos para ofrecer una alta potencia y rendimiento a un menos coste energético, pero cuando estas cerámicas se les aplica a un motor, este no ha sido capaz de pasar a la fase de producción en masa.

La industria aeronáutica es una de las industrias que más demandan nuevos materiales. Los materiales compuestos están cobrando una gran importancia y se llaman así porque están compuestos de uno o dos materiales, por lo que da a un material nuevo que tiene más propiedades que uno original; a esto se le llama sinergia.

Por ejemplo, un material compuesto es la famosa fibra de carbono que se sintetiza a partir de un polímero tipo fibra llamado poliacrilonitrio y un polímero adhesivos, pero el proceso de fabricación es muy complejo y costoso.

     4.1 Moléculas a la carta: fullerenos y nanotubos

El carbono es uno de los elementos más abundantes del planeta y componente básico de la química de la vida. El carbono presenta formas alotrópicas, esta propiedad es un compuesto que puede presentar propiedades diferentes según las moléculas. De esta alotropía existen dos formas: el grafito, la más común,  y el diamante, la más rara y apreciada.

A lo largo del tiempo, gracias a la ciencia, los laboratorios han descubierto por casualidad una molécula llamada buckminster fullereno. Poco tiempo después surgió toda una familia de moléculas basadas en la combinación de hexágonos y pentágonos, eran denominadas como fullerenos. Algunas de las propiedades de estos fulleneros son:

  - Se pueden polimerizar.

  -Se pueden inscribir uno dentro del otro.

  -Es posible sustituir alguno de sus átomos de carbono por los otros elementos, obteniendo de ahí los llamados heterofullerenos.

En la actualidad los fulleneros no tienen aplicaciones prácticas  y aun no se ha dado ningún método para producirlos a escala industrial.

Como ya he dicho los fulleneros se obtienen combinando pentágonos y hexágonos, pero si se eliminan los  pentágonos dejamos de dar lugar a los hexágonos y el carbono no forma fulleneros. Esto se debe a que la molécula no llega a cerrarse y forma una lámina parecida a un panal de abeja y este puede enrollarse hasta dar con los nanotubos. Con estos nanotubos podrían levantarse estructuras virtualmente indestructibles.

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3. MATERIALES ARTIFICIALES

Los materiales artificiales son fabricados en industrias. Algunos son muy modernos, pero otros son más antiguos como el papel o el vidrio. El vidrio es un material muy fácil de conseguir, incluso podríamos conseguir vidrio con arena, solo tendríamos que calentarla a unos 1000ºC.

El vidrio ha conocido nuevas aplicaciones gracias a las últimas tecnologías, como la famosa fibra óptica, que es un vidrio muy especial muy rico en silicio.

También el papel sigue siendo otro de los materiales artificiales compuestos de celulosa y uno de los más utilizados, como el papiro en algunas zonas, y en otras el pergamino que se fabricaba a partir de pieles de animales, pero poco a poco, fue imponiéndose el uso de papel a lo largo de la Edad Media.

Al ser el papel uno de los más utilizados en todo el mundo, supone la deforestación de nuestro planeta, pero al mismo tiempo es un material muy reciclable, y así podemos salvar miles de bosques, pero primero es conveniente separarlo de la basura orgánica.

     3.1 Materiales de construcción, cementos y hormigones

El material más utilizado en la construcción es el acero, pero también es muy utilizado el cemento que es otro material fundamental para hacer las obras.

Existen materiales que se llevan utilizando durante décadas para construir, como el yeso, utilizado mucho por los egipcios. Los romanos utilizaban puzolana, que era una mezcla entre cal y ceniza volcánica. Este material paso a ser mortero es uno de los materiales que se sigue utilizando en la actualidad.

Otro material utilizado hoy en día y por tanto el más utilizado en las obras, es el cemento. Hoy en día existe un tipo de cemento para cada necesidad, y todos se elaboran a partir de arcilla y roca caliza, a esto se le llama clinker. Un ejemplo de cemento es el Portland, que al mezclarse con agua se desencadenan una serie de reacciones químicas que tiene como resultado el endurecimiento de la mezcla hasta una consistencia pétrea. Este proceso recibe el nombre de fraguado.

También con el cemento se puede fabricar otro material que es el hormigón, una piedra artificial capaz de soportar grandes pesos. Si a este hormigón se le añaden gavillas de acero recibe el nombre de hormigón armado.

     3.2 Los modernos materiales artificiales: Los polímeros

Los polímeros son sustancias constituidas por moléculas enormes. Esto se debe a un gran número de moléculas de tamaño normal llamadas polímeros.

Existe una gran variedad de polímeros en la actualidad y su clasificación es muy difícil. Un primer criterio de clasificación es de los polímeros ante el calor y existen varios tipos:

- Polímeros termoplásticos, que se ablandan ante el calor.

- Polímeros termoestables, que una vez que se enfrían no pueden volver a ser moldeados.

También podemos distinguir distintos tipos de polímeros según sus propiedades mecánicas:

-Elastómeros: Capaces de soportar grandes deformaciones y volver a su forma original.

-Plastómeros: Soportan deformaciones pero no pueden volver a su forma original. Se conocen como los plásticos.

- Fibras: Resisten a las deformaciones.

-Recubrimientos: sustancias líquidas que se extienden sobre superficies y forman una fina película protectora.

-Adhesivos: Capaces de formar fuertes enlaces.

Podemos encontrar polímeros por todas partes y los más usuales son:

Por una parte los polímeros artificiales que puedes ser por reacciones de adición, como el Teflón y la Buna, o por reacciones de condensación, como las Siliconas o los Poliuretanos. Por otro parte están los polímeros naturales, que pueden ser también de dos formas: por reacciones de adicción, como los glúcidos y los lípidos, o por reacciones de condensación, como las proteínas y los ácidos nucleicos.

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2. MATERIALES NATURALES

La naturaleza es la única de la que proviene todos los materiales, pero quizás una día la tecnología nos depare estos materiales.

     2.1Derivados del petróleo

El petróleo es un líquido viscoso, cuya composición química es una mezcla de hidrocarburos, con una densidad de 0,75 y 1,05 g/ml y es el que descompone la flora y la fauna marinas, en ausencia de oxígeno, baja presión y temperaturas elevadas.  Este liquido viscoso lo solemos encontrar impregnado en rocas porosas confinadas entre estratos de ropa impermeable.

El petróleo y sus derivados son muy importantes ya que son vitales para nuestra vida diaria. Lo utilizamos  en el 70% de actividades energéticas, pero por otro parte es un recurso muy limitado, se acaba muy pronto y están las implicaciones medioambientales y políticas del petróleo.

Antes de utilizar este recurso, tiene que pasar por las refinerías que son grandes plantas industriales en las que el petróleo es sometido a una serie de procesos físicos y químicos. El principal proceso físico es la destilación, donde el petróleo es evaporado, y el principal proceso químico es la descomposición térmica donde el petróleo se caliente y la evaporación tiene lugar a la descomposición.  A partir de este proceso ya podemos utilizarlo para la gasolina, disolventes… Y millones de productos que los encontramos en la industria petroquímica.

     2.2 La piedra natural

La piedra natural, es el recurso que los humanos hemos utilizado durante siglos, ya sea tanto en la arquitectura, como en la escritura. También es uno de los recursos que cuesta más trabajo de transportar.

Las piedras naturales se pueden clasificar  en 5 grandes grupos:

-La arenisca: Formada por arena y un aglutinante natural.

-Las pizarras: Son arcillas compactadas, fáciles de fragmentar o dividir en finas hojas planas.

-Las rocas calizas: se compone de carbonato cálcico y ha sido el material preferido para la construcción de las grandes catedrales.

-El granito: Es duro, pesado y resistente. Se trabajaba con él desde la antigüedad y actualmente es un material muy utilizado.

-El mármol: Se trata de una roca metamórfica, este mármol  resulta la transformación de la roca caliza. Este material en la actualidad se utiliza en la arquitectura funeraria.

     2.3 La madera

La madera es otro de los materiales más utilizados, es flexible, ligera, dura, abundante y fácil de trabajar, por eso es un material muy demandado. Los dos principales componentes de la madera son la celulosa y la lignina.

     2.4 Los metales

Partiendo de que la mayoría de las sustancias que nos rodean son compuestos, los metales no son compuestos, sino elementos que se distinguen por presentar algunas de las siguientes propiedades.

  -Son dúctiles y maleables.

  -Buenos conductores del calor y la electricidad.

  -En soluciones acuosas forman iones positivos.

También los metales suelen mezclarse con más elementos y esto recibe el nombre de aleaciones. Existen multitud de aleaciones como el acero, el bronce… Además algunas de estas aleaciones como la plata y el oro recibe el nombre de ley , esto depende al peso total que reciba su aleación.

 

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1. LOCALIZACIÓN DE LA MATERIA PRIMA Y DE LOS PRINCIPALES PRODUCTOS

Hay muy pocos materiales usados por el ser humano que no pasan por un proceso de elaboración, ya que siempre resulta necesario partir de una materia prima, puesto que todo cuanto encontramos en la naturaleza es utilizado como tal y su origen puede ser mineral, animal o vegetal. Pero no todas las materias primas son igual de importantes, depende de la cantidad de productos que se pueda elaborar con ella y con el consumo de dichos productos.

     1.1 Materias primas que han resultado fundamentales para la humanidad

El número de materias primas y productos manufacturados ha ido creciendo de forma paralela a las necesidades humanas,

A lo largo de la historia cuando el ser humano empezaba a dar sus primeros pasos tuvo la necesidad de defenderse y alimentarse, por lo que esto le lleva a utilizar minerales como el sílex o pedernal, que es una forma una dióxido de silicio muy dura y abundante con la que se elaboran herramientas cortantes. También tenían la necesidad de protegerse del frío por lo que empezaron a utilizar pieles, y el descubrimiento de la agricultura y la ganadería trajo consigo materiales textiles como la lana, el lino y el cáñamo.

Todas estas necesidad dieron lugar a la madera, las piedras para la construcción y el adobe, que se obtenía mezclando hierba seca y arcilla.

     1.2 Materias primas fundamentales en el mundo actual

En la actualidad todas las materias primas son importantes, pero solo algunas se pueden considerar materias primas estratégicas, como el petróleo, que es el material más abundante y supone una oportunidad de negocios para muchas personas, pero para otras una tragedia.

 El hierro, junto con el carbón, ha adquirido una gran importancia desde la revolución industrial, aunque el carbón ha ido perdiendo relevancia respecto al petróleo.

Otro material fundamental por sus propiedades eléctricas es el cobre, el cual es uno de los componentes del bronce, junto con el estaño. También hay materiales que con sus propiedades eléctricas han superado al cobre, se trata de los materiales semiconductores, el más importante es el silicio, que es uno de los componentes de los chips electrónicos.

Existen materiales muy conocidos en nuestra vida cotidiana como el tantalio que es un metal ideal para diseñar circuitos electrónicos muy pequeños y de bajo consumo.