Materiales Innovadores y Tecnologías Emergentes: Descubrimientos y Aplicaciones

Huella Ecológica: Impacto y Sostenibilidad

La huella ecológica de una persona es el área biológicamente productiva (cultivos, pastos, bosques y ecosistemas acuáticos) necesaria para generar los recursos que consume y absorber los residuos que origina. Para calcularla, se consideran principalmente:

• Territorio agrícola y de pastoreo.
• Espacio marítimo necesario.
• Bosques necesarios.
• Superficie de bosque necesaria para absorber el CO2.
• Superficie utilizada para vivienda.

La huella ecológica se utiliza para comparar el modo de vida entre países, permitiendo afirmar que el modelo de vida de los países ricos no es extensible a todo el planeta. Una economía sostenible exige la reducción del consumo. La huella humana media es de 2,2 ha, la media de un español es de 4,2 ha, y la huella de referencia es de 1,8 ha.

Investigación de Nuevos Materiales: Biomimética y Desarrollo Sostenible

La investigación de nuevos materiales es crucial para obtener eficiencias más altas, productos reciclables y menos tóxicos, favoreciendo el medio ambiente y el desarrollo sostenible.

La biomimética es la ciencia que estudia las mejores ideas de la naturaleza, imitando sus diseños y procesos para resolver problemas humanos.

Piezoelectricidad: Aplicaciones y Funcionamiento

La piezoelectricidad, descubierta por Pierre Curie, es el fenómeno que consiste en la aparición de cargas positivas y negativas en caras opuestas de un material cuando se somete a esfuerzos de tracción o compresión. Ejemplos de aplicaciones:

• Esquíes de última generación: Reducen el riesgo de caídas gracias a la corriente eléctrica generada por el rozamiento, que incrementa la superficie del esquí.
• Mecheros: La aplicación de fuerza genera corriente, permitiendo el encendido.
• Relojes de cuarzo, encendedores electrónicos de calentadores o estufas.
• Investigación en músculos artificiales.

Materiales Superconductores: Características y Usos

Los materiales superconductores conducen la corriente eléctrica sin resistencia (sin pérdida de energía) y repelen el campo magnético. Se utilizan en:

• Equipos de resonancia magnética.
• Trenes de levitación magnética (Maglev).

Un ejemplo son las aleaciones de niobio-titanio. El cobre aumenta su conductividad a bajas temperaturas porque sus átomos se mueven menos, facilitando la circulación de electrones.

Ley de Joule: Q = I² * R * t

Un brasero debe estar fabricado de un material poco conductor, de modo que el calor desprendido (Q) sea mayor cuanto más resistencia oponga el material.

Superplasticidad: Definición y Características

La superplasticidad es la capacidad de ciertas aleaciones de experimentar grandes deformaciones bajo esfuerzos externos antes de romperse. Se considera superplasticidad cuando las deformaciones superan el 500% del tamaño original del material.

Materiales Composites: Composición y Aplicaciones

Un material composite está formado por fibras rectas y largas situadas dentro de una matriz que las mantiene unidas y distribuye los esfuerzos. Las fibras soportan la mayor parte de las cargas, mientras que la matriz se encarga de la tolerancia al daño. Es un material muy resistente y de muy bajo peso. Se utiliza en automoción, aeronáutica, construcción, etc.

Titanio: Propiedades y Usos

El titanio es tan duro como el acero, pero un 45% más ligero, y resistente a la corrosión. Se utiliza en:

• Aeronáutica: Fabricación de aviones.
• Medicina: Implantes y reparación de fracturas óseas.
• Odontología.
• Diversas aplicaciones industriales.

Nanotecnología: Definición, Unidad de Medida y Aplicaciones

La nanotecnología es la ciencia que se utiliza para fabricar y controlar estructuras y máquinas a nivel molecular. Utiliza el nanómetro (nm) como unidad de medida, que equivale a la milmillonésima parte de un metro (10^-9 m). Se aplica en:

• Electrónica.
• Biología.
• Investigación en sistemas de almacenamiento ultrapequeños.
• Nanoordenadores.
• Aplicaciones energéticas.