Materiales avanzados: semiconductores, cerámicos, polímeros, composites y nanotecnología

SEMICONDUCTORES

Son materiales que se pueden comportar como conductores o como aislantes, y constituyen la base de la industria electrónica. El más representativo es el silicio, que, a temperatura ambiente, presenta propiedades intermedias entre las de un metal y las de un aislante; por ello permite controlar su conductividad mediante dopado y condiciones externas.

CERÁMICOS

Incluyen desde la sal común hasta los silicatos complejos. Suelen ser óxidos o carburos. Se definen como materiales no orgánicos ni metálicos. Son muy frágiles y presentan muy baja conductividad eléctrica y térmica; en muchos casos se utilizan como aislantes.

• Cerámicas convencionales: barro, vidrio, etc.
• Cerámicas avanzadas: fibra óptica, placas de naves espaciales, etc.

POLÍMEROS

Son el resultado de la unión de pequeñas moléculas orgánicas denominadas monómeros. Tienen baja densidad y punto de fusión variable. Suelen obtenerse del petróleo. Entre ellos están los plásticos, que son ligeros, impermeables, flexibles, baratos y muy resistentes a la corrosión. Es necesario reciclarlos, ya que son muy contaminantes.

El caucho o goma natural es un polímero derivado de un hidrocarburo que se obtiene del látex del árbol del caucho. Se utiliza en los neumáticos de coches, para lo cual se realiza un proceso de adición de azufre denominado vulcanización.

La silicona se utiliza en lubricantes, impermeabilizantes y adhesivos; y, en medicina, para fabricar lentes de contacto, válvulas cardiacas e implantes mamarios.

COMPOSITES

Son materiales mixtos, obtenidos a partir de los de las familias anteriores (metales, cerámicos y polímeros). Generalmente se introducen fibras en una resina polimérica (plástico). Se componen con varios tipos de refuerzo: fibras cortas, largas o partículas. La matriz (polímero) le da volumen y protege las fibras.

• Refuerzos: fibras cortas, fibras largas, partículas.
• Funciones de la matriz: aportar forma, cohesión y proteger los refuerzos.

3. LA NANOTECNOLOGÍA

3.1 DEFINICIÓN

La nanotecnología es el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control de la materia a nanoescala, y la explotación de fenómenos y propiedades de la materia a esa escala.

Para hacerse una idea de estas dimensiones, basta considerar que cinco átomos puestos en fila ocuparían un nanómetro.

A esta escala, la materia presenta propiedades nuevas y desconocidas que se estudian aplicando las leyes de la física cuántica. Sin embargo, la nanociencia es multidisciplinar.

Observaciones

• La nanoescala altera propiedades eléctricas, ópticas, mecánicas y químicas respecto a las mismas sustancias en escala macroscópica.
• La investigación en nanotecnología implica colaboración entre química, física, biología, ingeniería y otras disciplinas.