Materials, tecnologia i internet: guia completa

Els materials

Els materials són les substàncies que componen qualsevol producte.

Materials en la història de la humanitat

Fins a la Revolució Industrial, la humanitat feia servir els materials que podia obtenir fàcilment de la natura. El desenvolupament de màquines facilita les feines d'extracció i processament. Les innovacions científiques i tecnològiques permeten el descobriment i la fabricació de nous materials.

Localització de materials

Hi ha materials que es fabriquen directament a partir de recursos naturals i n'hi ha que es fabriquen a partir d'altres materials, semielaborats, produïts anteriorment.

Tècniques de prospecció i exploració

L'objectiu d'aquestes tècniques és trobar i avaluar els jaciments de materials útils i determinar-ne la rendibilitat.

• Anàlisi geoquímica de sediments, sòlids i aigües.
• Detecció de la radioactivitat emesa pel terreny.
• Anàlisi de les ones sísmiques produïdes per explosions controlades.
• Les variacions locals del camp magnètic terrestre ocasionades pels materials del subsòl.
• El mesurament de les diferències de conductivitat elèctrica de les roques.
• La utilització de senyals elèctrics d'alta freqüència.
• La prospecció aèria, mitjançant satèl·lits dotats amb sensors específics.

Els materials més usats són els metalls, els polímers, les ceràmiques i el paper. Els metalls condueixen bé la calor i l'electricitat, i es corroeixen fàcilment. Els altres, en canvi, són bons aïllants i no es corroeixen fàcilment.

Els metalls

Els metalls en estat sòlid formen una estructura cristal·lina; els seus àtoms estan situats als nusos d'una xarxa regular i definida. Els electrons d'aquests àtoms formen una espècie de núvol electrònic i tenen una gran mobilitat.

La majoria dels metalls que utilitzem són aliatges, és a dir, dissolucions d'un element, metàl·lic o no metàl·lic, en un metall. Les propietats de l'aliatge resultant són diferents de les dels seus components.

Els metalls es divideixen en ferrosos i no ferrosos.

Metalls ferrosos

Són aquells el component principal dels quals és el ferro. Gran resistència a la tracció i per la duresa. Problemes: corrosió. (Ferro fos, acer, acer inoxidable)

-Ferro fos: principalment contenen ferro i petites quantitats de carboni i de silici. Les propietats varien segons el tipus d'aliatge i del tractament tèrmic. El camp d'aplicacions del ferro fos és molt ampli, des de carcasses de motors i màquines eina fins a equips de ferrocarril, passant per brides i tubs.

-Acer: aliatge de ferro i carboni. Característiques: baix cost d'obtenció i gran resistència, rigidesa i durada. Adquireix un tremp (gran duresa) quan es refreda amb rapidesa a costa de guanyar certa fragilitat. Els acers especials tenen característiques adaptades a les seves aplicacions: acers per a eines, acers de gran elasticitat, acers per a motlles, etc.

-Acer inoxidable: es va dissenyar per resistir la corrosió típica de l'acer. El compost principal que s'hi afegeix és el crom.

Metalls no ferrosos

No contenen ferro. En general, tenen menys resistència a la tracció i menys duresa que els metalls ferrosos. Són més resistents a la corrosió.

La corrosió

Deteriorament d'un material produït per l'atac químic de l'ambient que l'envolta. La corrosió típica dels metalls és la corrosió electroquímica. Consisteix en l'intercanvi d'electrons amb agents externs, que als metalls es produeix molt fàcilment.

-Prevenció de la corrosió: elegir materials que siguin resistents a la corrosió en l'ambient on s'han d'utilitzar, o per mitjà del recobriment amb una pel·lícula d'un altre material, com ara les pintures i el galvanitzat.

Els polímers

Constituïts per la unió de moltes molècules petites anomenades monòmers. Així es formen cadenes enormes amb les formes més diverses.

Polímers naturals: cotó, seda, llana, cautxú natural, proteïnes i àcids nucleics.

Sintètics: plàstics, fibres i cautxús.

Els plàstics

Són polímers que quan se'ls aplica una força suficientment intensa es deformen irreversiblement.

• termoplàstics: són materials que per donar-los forma s'han d'escalfar. Si es volen tornar a modificar, es poden escalfar novament un cert nombre de vegades sense que perdin les seves propietats.
• termoestables: adquireixen la forma permanent mitjançant una reacció química. No es poden tornar a fondre perquè es degraden o es descomponen.

Baix cost de fabricació i pes reduït, bons aïllants elèctrics, no són biodegradables i per tant, contribueixen a la contaminació mediambiental.

Cautxús

S'obté a partir d'hidrocarburs. Elasticitat i flexibilitat altes, resistència a esquinçades i a l'abrasió, repel·leixen l'aigua i són aïllants tèrmics i elèctrics.

NANOTECNOLOGIA

Estudia les propietats dels materials a escala molecular i atòmica. Un nanòmetre (10^-9 m) equival a les dimensions d'una molècula petita o a la mida de diversos àtoms. Per tant, estem parlant d'una tecnologia revolucionària que permetrà aplicacions sorprenents.

Aplicacions

Magnetoresistència gegant, que descoberta al 1988, va permetre, al cap de 10 anys, comercialitzar el primer disc dur d'ordinador basat en aquest principi que permetia multiplicar per cent o dues-centes vegades la capacitat d'emmagatzematge.

Aplicació electrostàtica de pintura sobre components d'automòbil, apantallament antiestàtic de les ales dels avions, conductors transparents per a pantalles flexibles, sensors per a medicina...

Nanotubs de carboni

Hi ha de dos tipus: els de capa única i els de capa múltiple. En els primers, les parets del tub estan formades per una capa fina de molècules de carboni, mentre que els segons estan formats per diverses capes concèntriques.

Entre les seves característiques:

• Aïllants, semiconductors, conductors i superconductors
• Gran elasticitat en la direcció de l'eix
• Alta conductivitat tèrmica en la direcció de l'eix
• Materials més durs que es coneixen, amb una resistència mecànica altíssima, molt superior a la de l'acer.
• Angle de visió millor que els cristalls líquids de les pantalles
• Químicament inerts i biològicament compatibles.

Aplicació a la medicina:

Permetrà construir biosensors, biomaterials i bioxips, més eficients que els actuals per al tractament de malalties com ara el càncer i els trastorns cardíacs.

Els tractaments utilitzaran nanopartícules amb capacitat per destruir tumors de manera selectiva per mitjà de substàncies químiques.

INTERNET

És el conjunt de xarxes que, estant interconnectades entre si, utilitzen unes normes comunes per transmetre la informació, que s'anomenen família de protocols TCP/IP

Conjunt de xarxes interconnectades que usen un protocol comú: TCP/IP

El Departament de Defensa dels EUA va ser una de les primeres institucions. (Arpanet)

L'any 1983, Arpanet es va desvincular del Departament de Defensa.

El 1990, Arpanet va desaparèixer i Internet va assumir la gestió de totes les xarxes.

Connexió a internet

Es necessita un ordinador equipat amb mòdem, una línia telefònica connectada al mòdem i un nombre de telèfon corresponent al proveïdor de serveis.

La línia telefònica tradicional és incapaç de transmetre dades a gran velocitat. Per això s'estenen ràpidament les connexions de banda ampla mentre les quals destaquem el sistema ADSL i la connexió per cable.

ADSL

Es tracta d'una tècnica que utilitza les línies telefòniques que arriben fins als telèfons dels domicilis particulars. La velocitat del sistema pot arribar als 8MB/s des de l'abonat i fins i tot superar-los.

El sistema funciona per mitjà de dos mòdems.

Una altra característica és que sempre està obert i això fa que es pugui utilitzar tant l'internet com el telèfon a la vegada.

Wi-fi

És una tecnologia de comunicació sense fils per donar cobertura a petites distàncies. (Wireless Fidelity)

L'ús més generalitzat és per connectar diversos equips electrònics a Internet.

WiMax

Permet connexió a velocitats semblants a les de l'ADSL, però sense cables, i fins a una distància de 50-60km.

La tecnologia WiMax facilitarà l'accés a la banda ampla sense fils.

Bluetooth

És una tecnologia de comunicació sense fils per a petites distàncies.

Aquesta tecnologia està pensada per connectar diversos dispositius electrònics propers per poder intercanviar informació.

Correu electrònic

Serveix per enviar i rebre missatges de text a un destinatari que s'identifica per mitjà d'una adreça.

El Web

Permet col·locar documents en un servidor perquè puguin ser consultats des de qualsevol ordinador connectat a la xarxa.

Missatgeria instantània

És un servei que serveix per intercanviar missatges en temps real entre un grup de persones.