En Andalucía

Instituciones andaluzas de Investigación y Desarrollo

El sector I+D cuenta con el respaldo de las instituciones andaluzas. El instituto de Ciencias de Materiales está participado por la Junta de Andalucía, la Universidad de Sevilla y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas. Además de ejecutar proyectos de investigación  desarrollo para numerosas empresas, realiza una importante labor de divulgación mediante la organización de cursos y conferencias.

La Consejería de Innovación, Ciencia y Empresa ha promovido varias fundaciones con el objetivo de impulsar todo tipo de proyectos tecnológicos. La principal es la Corporación Tecnológica de Andalucía, que ya cuenta con más de cien miembros pertenecientes tanto al ámbito universitario como al empresarial.
Las universidades andaluzas desempeñan un papel fundamental creando un puente entre la pura investigación científica y el mundo empresarial. Un ejemplo de ello lo constituye el Grupo de Elasticidad y Resistencia de Materiales, perteneciente a la Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla. Los nuevos materiales desarrollados para este sector son sometidos a todo tipo de pruebas en los laboratorios de TEAMS.

Los parques tecnológicos andaluces

El sector tecnológico andaluz tiene a su disposición varios espacios para desarrollar su tarea. El principal es el Parque Tecnológico de Andalucía, ubicado en Málaga. Posteriormente 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. 

La gran estrella del sector tecnológico de nuestra comunidad 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, tanto andaluzas como nacionales europeas. Las principales instalaciones de TEAMS se encuentran en Aerópolis. 

Tema 7. Los materiales al servicio de los seres humanos

5. El avance de la nanotecnología

Desde que se desarrollaron los primeros circuitos electrónicos basados en el silicio, la escala de integración esta llegando a sus límites físicos. Pero la nanotecnología está ya en condiciones de dar el siguiente paso: los transistores pronto serán sustituidos por moléculas llamadas rotaxanos.Los nanotubos podrían actuar como cables increíblemente finos.
La tecnología que sirve para fabricar los chips de silicio puede encontrar una nueva aplicación revolucionaria y en un futuro no muy lejano podríamos contar con nanorrobots. 
Mediante los nanorrobots podríamos eliminar obstrucciones de arteria y curar lesiones cardíacas, descubrir tumores y muchísimas cosas mas, todo un avance.

Tema 7. Los materiales al servicio de los seres humanos

4.El desarrollo tecnológico. Sus aplicaciones

Las exigencias de la sociedad está estimulando la búsqueda de nuevos materiales para revolucionar nuestras vidas.

Las cerámicas es un material que ha dado a los investigadores más decepciones que alegrías.
Las arcillas son los materiales cerámicos por excelencia ya que soportan altas temperaturas. La industria automovilística ha diseñado prototipos de motores cerámicos.


La industria aeronáutica es una de las principales demandantes de nuevos materiales y cada vez más los materiales compuestos están cobrando importancia. 
Buena parte del esfuerzo de investigación en nuestros materiales está siendo orientado al desarrollo de composites a partir de diferentes tipos de polímeros, la fibra de carbono, por ejemplo, es un material compuesto que se sintetiza a partir de un polímero.

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. Existe una propiedad natural llamada alotropía.
La alotropía consiste en que un mismo elemento o compuesto puede presentar propiedades diferentes según la disposición de sus átomos o moléculas.
El carbono presenta dos formas alotrópicas en la naturaleza: la mas común es el grafito y la mas rara y apreciada es el diamante.



En el año 1985 fue descubierta una molécula la cual se llamo buckminster fullereno, ya que su forma era similar a la de la cúpula geodésica diseñada por Richard Buckminster Fuller. En poco tiempo surgieron las moléculas con forma de pentágonos y hexágonos, denominadas fullerenos.Ya en la decada de 1990 estaban en condiciones de sintetizar pequeñas cantidades de fullerenos. En la actualidad se confía en lograr resultados semejantes a las de los fullerenos pero como todavia no se ha dado con un metodo para producirlos a escala industrial, los fullerenos no tienen aplicaciones prácticas en estos momentos.

Pero las facultades del carbono no acaban ahí, si se eliminan los enlaces del pentágono y únicamente dejamos los que dan lugar a hexágono, el carbono no forma fullerenos. Como la molécula no llega a cerrarse sobre sí misma forma una lámina parecida a un panal de abeja, llamada nanotubos. Con los nanotubos podrían levantarse estructuras virtualmente indestructibles.

Tema 7. Los materiales al servicio de los seres humanos

3. Materiales artificiales

La moderna industria química ha hecho posible el desarrollo de nuevos materiales, pero no todos los materiales artificiales son modernos. Los materiales más antiguos son el vidrio y el papel.


El vidrio es un material muy fácil de conseguir. En la actualidad, los principales componentes del vidrio son el sílice, el carbonato sódico y el carbonato cálcico. Es también un error muy común denominar cristal al vidrio aunque cuando es un vidrio de alta calidad se le puede denominar cristal.

El papel es el material mas utilizado para la difusión del conocimiento humano, pero el primer material utilizado fue el papiro. En los lugares donde no había papiro se usaba el pergamino. Ambos materiales eran difícil de conseguir por eso a lo largo de la Edad Media se impuso el papel. El papel esta compuesto básicamente por celulosa, por lo que la materia prima utilizada es la madera. El papel es un producto muy demandado por lo que hay muchas talas de arboles y esta en nuestra mano el reciclaje del papel.

3.1 Materiales de construcción: cemento y hormigones

Uno de los cementos mas conocidos

Existen muchísimos materiales de construcción, pero las obras no serían posibles sin otro material más modesto como es el cemento.
Existen aglomerantes naturales que se emplean desde hace mucho tiempo como el puzolana y el mortero, pero en nuestros días aún se hacen cementos con puzolana, ya que es un material que fragua con rapidez.
Los componentes químicos del cemento son silicatos de calcio y eventualmente otros metales como el hierro, el aluminio o el manganeso.


Con el cemento como aglutinante y diversos componentes áridos se elabora el hormigón, una piedra capaz de soportar esfuerzos elevadísimos.
Cambien si se le añaden gavillas de acero se obtiene un material muy resistente a todo tipo de tensiones el hormigón armado. 

3.2 Los modernos materiales artificiales: los polímeros

Los polímeros son sustancias constituidas por monómeros. Un buen ejemplo es el colágeno, fibra que hace posible la cohesión de tejidos como la piel y los músculos.
La industria moderna se sirve de una asombrosa variedad de polímeros que han revolucionado la ciencia de los materiales.


Dada la increíble variedad de polímeros existen muchísimas clasificaciones, un criterio es el comportamiento de los polímeros ante el calor:

· Polímeros termoplásticos, se reblandan por el calor.

· Polímeros termoestables, una vez enfriados no pueden volver a ser moldeados.

Resulta interesante conocer los diferentes tipos de polímeros según sus propiedades mecánicas:

· Elastómeros: son capaces de soportar deformaciones sin llegar a romperse.

· Plastómeros: sufren una deformación pero no pueden volver a su forma original.

· Fibras: son resistentes a las deformaciones ante esfuerzos de tracción.

· Recubrimientos: son líquidos que forman una fina capa protectora sobre superficies.

· Adhesivos: son capaces de formar fuertes enlaces con las sustancias que entran en contacto. 


Aquí también puedes ver una relación de los polímeros más usuales:

Tema 7. Los materiales al servicio de los seres humanos

2. Materiales

En la actualidad la naturaleza es la única que nos suministra materiales, por eso debemos mantenerla y cuidarla.

2.1 Derivados del petróleo

En nuestro día a día tratamos con muchísimos objetos que están formados por petróleo, pero conozcámoslo mejor

El petróleo procede del latín Petrus, piedra; y Oleum, aceite, ya que tiene una apariencia aceitosa, este líquido es de origen mineral y normalmente es de color oscuro.

El petróleo es el líquido resultante de la descomposición durante millones de años de la flora y fauna marina en ausencia de oxígeno, bajo presión y a temperatura elevadas, lo podemos encontrar impregnando rocas porosas.

La composición química del petróleo es muy compleja, se trata de una mezcla de hidrocarburos pero también tienen diferentes elementos presentes en pequeñas trazas.

En la actualidad, los derivados del petróleo son vitales para nuestra vida diaria y nos sería casi imposible nombrar algún objeto cotidiano que no tenga derivados del petróleo en su composición.

El petróleo crudo es necesario refinarlo para ser utilizado. Las refinerías son plantas donde se realizan unos procesos físicos y químicos donde finalmente se obtienen los hidrocarburos.

Existen dos formas principales de refinado:

Destilación: El petróleo es evaporado para que ascienda y se condese , así se separan distintos hidrocarburos unos de otros.
Descomposición térmica: Se calienta el petróleo crudo a grandes presiones obteniendo su descomposición.

Tras el refinado obtenemos una amplísima variedad de hidrocarburo

2.2 La piedra natural

Gracias a la piedra natural grandes obras han quedado grabadas para siempre.

Uno de los principales problemas de la piedra natural era su transporte, pero hoy día la piedra natural ha sido sustituida en construcción por el hormigón y el silistone.

Ahora veremos cómo podemos clasificar las piedras naturales:

·      La arenisca es una roca sedimentaria formada por arena y un aglutinante, la mayoría de las areniscas resisten mal el paso del tiempo.

·      Las pizarras son rocas metamórficas que se han transformado por estar sometidas a grandes presiones y temperaturas.

·      Las rocas calizas son aquellas que están compuestas por carbonato cálcico. Estas rocas son las mas apropiadas para las grandes construcciones pero sin embargo son vulnerables al ataque de los ácidos.

·      El granizo es una roca formada a partir de magna. Esta roca es extremadamente duro, pesado y resistente, pero esto dificulta su transporte.

·    El mármol es una roca metamórfica, resultante de la transformación de la roca caliza. En la actualidad es muy utilizado por la arquitectura funeraria.

2.3 La madera

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  La madera es un material utilizado prácticamente desde que los humanos habitan el planeta.
  Este material es uno de los mas explotados por sus características:
  
  
  

      ·    Flexible
      ·    Duro
      ·    Abundante
      ·    Fácil de trabajar
  
  
  Pero si no paramos pronto la deforestación tendremos muchos problemas. La madera está compuesta principalmente por celulosa y lignina, ambos son polímeros.
  Existen muchísimos tipos de madera como de especies de árboles, pero si no mantenemos estos arboles la madera también desaparecerá.

2.4 Los metales 

Los metales son elementos que se distinguen por tener estas propiedades:

    ·    Suelen tener apariencia brillante.

    ·    Son dúctiles

    ·    Son maleables

    ·    Suelen ser buenos conductores del calor y electricidad

    ·    En soluciones acuosas forman iones positivos.

Los metales al contrario que la madera y la piedra natural no han sido sustituidos por modernos materiales sintéticos.

En la naturaleza encontramos a los metales en forma de minerales. Uno de los grandes contratiempos de la reactividad de los metales es la corrosión, que causan pérdidas de millones de euros, aunque existe una excepción a esta regla, que son los llamados metales nobles.

También muchos metales mejoran sus propiedades mezclándose con otros elementos, a lo que llamamos aleaciones.

Tema 7. Los materiales al servicio de los seres humanos

1. Localización de la materia prima y de los principales productos

Prácticamente todos los objetos que tenemos a nuestro alrededor está fabricado de materia prima. Solemos escuchar hablar de estas dos palabras pero ¿Qué son?

Las materias primas son los materiales que encontramos en la naturaleza por lo tanto puede tener varios orígenes:  

Animal

Mineral

 Vegetal

Pero también un producto ya fabricado puede servir como materia prima parafabricar otro.Aunque tenemos muchas materias primas no todas son iguales de importantes,¿podrías imaginarte un mundo sin petróleo?, ¿sería difícil verdad?, pues por eso elpetróleo es una materia muy importante y la debemos mantener.

1.1 Materias primas fundamentales en el mundo actual

El ser humano ha ido utilizando las materias primas según sus necesidades. Los primero humanos utilizaban el sílex o el pedernal para defenderse y limpiar alimentos, utilizaban huesos de animales para tallar los instrumentos puntiagudos. Además para protegerse del frío utilizaban las pieles, pero esto cambio con la agricultura y la ganadería que puso a su disposición la lana, el lino y el cáñamo. También promovieron la madera y las piedras, pero aún así nuestros antepasados fabricaban sus casas de adobe, mezclando hierba seca y arcilla.

1.2 Materias primas fundamentales en el mundo actual

Como he dicho antes existen muchísimas materias primas, pero algunas son más importantes que otras, las cuales llamamos materias primas estratégicas.

El petróleo es sin duda la más importante y sus yacimientos se encuentran en algunos lugares bastante excepcionales como en el Ártico, que el petróleo esta bajo sus hielos.

Pero el hierro y el carbón también son materias que adquirieron importancia tras la revolución industrial.

También el bronce, formado por el cobre y el estaño, es un metal importante pero la electrónica moderna ya lo ha superado. En la actualidad utilizamos los materiales semiconductores como el sicilio que es un componente de los chips electrónicos.

Como podemos ver estos materiales son prácticamente conocidos por todos pero también existen otros materiales de mucha importancia no conocidos por todos, este material es por ejemplo el tantalio.