La Revolución de los Materiales: Impulso Tecnológico y Nanociencia en los Siglos XIX y XX
El Impulso Tecnológico y la Ciencia de Materiales en los Siglos XIX y XX
Causas y Fundamentos del Avance Tecnológico
¿Cuáles son las causas del avance tecnológico en los siglos XIX y XX?
El confort y la crisis del petróleo propiciaron la investigación para lograr nuevos productos y soluciones energéticas.
¿Qué ha hecho posible dicho avance?
La Física Cuántica.
Nuevas Necesidades Tecnológicas por Sector
El desarrollo de nuevos materiales responde a demandas específicas en diversos campos:
- Aeronáutica: Impedir que una nave espacial se desintegre al volver a la atmósfera. Necesidad de sustancias ligeras y a la vez resistentes, como los composites.
- Medicina: Implante de tornillos que sujeten huesos rotos, que no se oxiden o descompongan en el medio acuoso de la materia viva.
- Electrónica: Búsqueda de materiales que permitan sustituir al silicio.
- Construcción: Necesidad de materiales muy resistentes.
La Base del Desarrollo de Nuevos Materiales
¿Cuál es el fundamento del desarrollo de nuevos materiales?
La base es predecir las propiedades que tendrá un material en función de su composición y de las relaciones entre los átomos que lo forman.
Los diseñadores de nuevos materiales utilizan sistemas de simulación por ordenador para este fin.
Nanociencia y Nanotecnología
¿Qué es la Nanociencia?
El estudio de todos los aspectos científicos a tamaño nanométrico.
¿En qué se basa el microscopio de efecto túnel?
Se basa en el principio de que la estructura de una superficie puede ser estudiada manteniendo una distancia fija sobre ella. El ajuste vertical respecto a la superficie a escanear se controla mediante el llamado efecto túnel.
Propiedades y Aplicaciones de las Familias de Materiales
A continuación, se detallan las propiedades y aplicaciones de las cinco familias principales de materiales:
Metales
Propiedades: Maleabilidad, ductilidad, resistencia mecánica, alta densidad, punto de fusión alto, dureza y buenos conductores de calor y electricidad.
Aplicaciones: Algunos de los más utilizados son: Al (Aluminio), Zn (Zinc), Ni (Níquel), Li (Litio) y Sn (Estaño).
Semiconductores
Propiedades: Se comportan como conductores y aislantes.
Aplicaciones: Constituyen la base de la industria electrónica. El más representado es el Silicio (Si).
Cerámicos
Propiedades: Materiales no orgánicos ni metálicos. Son frágiles y tienen baja conductividad eléctrica y térmica.
Aplicaciones: Se utilizan como aislantes. Algunos ejemplos son el vidrio y la fibra óptica.
Polímeros (Plásticos)
Propiedades: Son ligeros, impermeables, flexibles, baratos y muy resistentes a la corrosión, siendo por tanto muy contaminantes.
Composites
Propiedades: Nuevos materiales obtenidos a partir de la combinación de otros, resultando en propiedades específicas y mejoradas.
Fabricación de Fibras de Carbono
¿Cómo se fabrican las fibras de carbono?
La fibra de carbono es un hilo largo y muy delgado.