nuevas necesidades, nuevos materiales
TRANSCRIPT
COMPONENTES: Mª del Carmen Pérez González. Mª Antonia Manuel Gil. Mª José Belchí Rubio. Juan Manuel Couto Rocha. Rubén Vélez Susarte. Antonio Melero Navarro.
ÍNDICE. Portada y componentes. Pág. 1.
Índice. Pág. 2.
Satisfacer desafíos para la ciencia de materiales. Pág. 3-10.
Materiales más resistentes y ligeros. Pág. 11-18.
Materiales para la energía del S. XXI. Pág. 19-23.
El cuerpo en el taller. Pág. 24-27.
Nanotecnología y magnetorresistencia. Pág. 28-30.
I+D. Pág. 31-34.
Año internacional de la Química. Pág. 35-36.
Bibliografía. Pág. 37.
• Satisfacer las necesidades de la creciente población mundial requiere desarrollos técnicos que aprovechen los recursos naturales sin poner en peligro la supervivencia de las generaciones futuras.
¿Cuales son los desafíos del silo XXI?
Una vista al supermercado puede dar la impresión de que la humanidad requiere pantallas de televisión mas grandes, ect…
SATISFACER DESAFIOS PARA LA CIENCIA DE MATERIALES.
Sin embargo, si nos paramos a pensar en la actualidad constataremos que el planeta necesita reducir desigualdades en infraestructuras, sanidad, alimentación...
v
La ciencia no puede resolver ninguno de esos problemas pero si aporta soluciones.
SATISFACER DESAFIOS PARA LA CIENCIA DE MATERIALES.
El creciente número de trasplantes en el cuerpo humano para reparar los daños producidos en accidentes por ejemplo, esta demandando materiales biocompatibles estables y seguros.
Al igual, las técnicas de diagnostico utilizan cada vez más los materiales de alto contenido tecnológico, como los superconductores, para las técnicas de imagen como la TAC.
DESAFIOS EN LA MEDICINA
En el tratamiento de las enfermedades también de están empleando materiales de alta tecnología , como nanopartículas, para encapsular medicamentos que puedan liberarse en el momento y lugar oportuno.
DESAFIOS EN LA MEDICINA.
Actualmente, también se incorporan otros materiales basados en la fibra del carbono, los polímeros orgánicos, y el vidrio, que combinados entre sí forman los composites.
DESAFIOS EN LA CONSTRUCCION DE EDIFICIOS E INFRAESTRUCTURAS.
Los materiales empleados en la construcción de viviendas e infraestructuras se basan en el hormigón armado y el acero. Estos son materiales que no han dejado de evolucionar haciéndose más resistentes y menos vulnerables con el paso del tiempo.
La creciente necesidad de energía y los problemas ambientales que genera su producción está impulsando el desarrollo de nuevos materiales para la energía que permitirán aprovechar mejor los recursos disponibles como el petróleo, el carbón, o la biomasa.
DESAFIOS EN LA OBTENCION DE ENERGIA.
Será posible extraer más energía de la luz solar con nuevos materiales fotovoltaicos que permite acumular la energía eléctrica en bacterias más ligeras y potentes, o sistemas como la pila de combustibles para la obtención directa de la corriente eléctrica a partir de hidrógeno y otros combustibles.
El cristal de los televisores, de las cámaras o de las bacterias de los móviles, están evolucionando continuamente, de tal manera que los productos que los emplean quedan obsoletos en un año o dos.
El aumento de su capacidad impulsan los nuevos desarrollos. Nadie puede aventurar que ocurrirá en los próximos años pero ya nos acercamos al límite de las posibilidades manejando átomo a átomo con las nuevas técnicas derivadas de la nanotecnología.
DESAFIOS EN LA ELECTRÓNICA Y TECNOLOGÍAS DE LA COMUNICACIÓN.
La acumulación de conocimientos sobre la estructura y comportamiento de la materia, así como la existencia de nuevas técnicas para la obtención de imágenes microscópicas y la creciente capacidad para manipular directamente los átomos o moléculas, han dado paso a una nueva forma de afrontar el desarrollo de nuevos materiales.
UN SALTO CUALITATIVO.
La nueva ingeniería de materiales parte de las necesidades que quiere satisfacer, y diseña las estructuras microscópicas a partir de conocimientos teóricos y simulaciones por ordenador que permiten elaborar los prototipos reales con mayor rapidez que los métodos tradicionales.
MATERIALES MÁS RESISTENTES Y LIGEROS.
HORMIGÓN ARMADO Y ACERO.
La introducción del hormigón armado y el acero a principios del S. XX permitió la construcción de:
PROTECCIÓN FRENTE A LA CORROSIÓN.
Las causas de la corrosión de los metales son múltiples. Por lo que hay varias formas de evitarla:
1. CORROSIÓN GENERAL:
El hierro y sus aleaciones se oxidan formando capas de óxido que se van disolviendo, lo cual reduce el espesor de la pieza.
2. CORROSIÓN BIMETAL:
Suele ocurrir al unir el acero con piezas de cobre.
+ = CORROSIÓN BIMETAL.
PROTECCIÓN FRENTE A LA CORROSIÓN.
3. CORROSIÓN BACTERIANA:
En ambientes pobres en oxigeno.
PROTECCIÓN FRENTE A LA CORROSIÓN.
Las tensiones y las deformaciones en las estructuras modifican la estructura de los aceros haciéndolos más sensibles a la corrosión precisamente en los puntos más críticos.
PROTECCIÓN FRENTE A LA CORROSIÓN.
4. CORROSIÓN DE FATIGA Y TENSIÓN:
Las medidas de protección para evitar la corrosión puede ser activas o pasivas:
Utilización de aceros especiales (acero inoxidable).
PASIVAS Recubrimiento de las superficies expuesta mediante pinturas.
ACTIVAS
Paso de corrientes eléctricas.
Conexión de la estructura a bloques de metales.
Para la obtención y el almacenamiento de energía, hacen falta tecnologías y materiales especiales para transformarla en formas útiles para los seres humanos.
Las diferentes alternativas energéticas deberán parte de su éxito al desarrollo de los materiales adecuados para desarrollarlas.
MATERIALES PARA LA ENERGÍA DEL SIGLO XXI.
OPORTUNIDADES PARA EL DESARROLLO DE MATERIALES ENERGÉTICOS.
La evolución tecnológica es un proceso complejo en el que intervienen las necesidades del mercado, la disponibilidad de materias primas y los recursos necesarios.
Todos estos factores se combinan creando sinergias. Las pilas de combustible y las baterías compiten por sustituir a los motores de combustión. Ambos sistemas aprovechan cualquier fuente de energía que produzca electricidad.
ALTERNATIVAS ENERGÉTICAS PARA EL FUTURO.
Las pilas de combustible, alimentadas con hidrógeno o metanol, son una alternativa a los motores de combustión.
PILAS DE COMBUSTIBLE.
Las pilas de combustible alimentadas por hidrógeno son silenciosas.
Se están utilizando en vehículos eléctricos, como en autobuses no contaminantes.
La energía que produzcan las pilas de combustible será tan limpia como la energía que se emplee para generar el hidrógeno que consumen.
CARACTERÍSTICAS.
ALTERNATIVAS ENERGÉTICAS PARA EL FUTURO.
→ ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA.
La energía solar fotovoltaica se basa en la captación de energía solar y su transformación en energía eléctrica por medio de módulos fotovoltaicos.
VENTAJAS.
No contamina. No consume combustibles. No genera residuos. No produce ruidos. Es inagotable.
INCONVENIENTES.
Su elevado coste.
IMPACTO MEDIO AMBIENTAL.
La energía solar fotovoltaica es inagotable, limpia y respetable con el medio ambiente. Contribuye a la reducción de emisión de gases de efecto invernadero y especialmente de CO2, ayudando a proteger nuestro planeta del cambio climático.
ALTERNATIVAS ENERGÉTICAS PARA EL FUTURO
→ HIDRÓGENO.
Es una pequeña molécula capaz de penetrar en los metales y atravesar fisuras. Esto hace que su almacenamiento sea complicado y peligroso.
Se almacena en recipientes muy robustos, esponjas de platino o paladio, que lo absorben. O a temperaturas ultra-bajas.
UNA VISITA AL DENTISTA.
Cuando tenemos alguna caries o algún problema en los dientes, vamos al dentista a que nos trata los dientes. Primero lo que hacen es eliminar los tejidos dañados y después los rellenamos con amalgama de plata-mercurio (un nuevo material que se lleva investigando desde el siglo XX).
EL CUERPO EN EL TALLER.
ESTÉTICA Y SALUD
También se utiliza la silicona (un nuevo material) para la reconstrucción del cuerpo tras una intervención quirúrgica o un accidente.
REPARACIÓN EN EL CORAZÓN.
→ En la actualidad la cirugía cardiaca dispone de técnicas capaces de reparar daños en el corazón.
→ Puede que por la arteriosclerosis el diámetro de las arterias disminuya y la sangre no pueda pasar. Para esto tenemos el stent. Consiste en introducir el stent en las arterias y se aplica una fuerza para que recupere su tamaño y de esta forma despejar las arterias.
AYUDAS PARA SEGUIR CAMINANDO.
Con la edad las personas se van haciendo cada vez más débiles y sus huesos también. Es normal que los huesos de la cadera se rompan. Para este problema se está utilizando el titanio para hacer implantes para que las personas puedan seguir moviéndose.
Almacenamiento, producción y conversión de energía.
NANOTECNOLOGÍA.
Aplicaciones más prometedoras de la nanotecnología.
Producción agrícola.
Tratamiento y remediación de aguas.
Diagnóstico y de enfermedades.
Sistemas de administración de fármacos. Procesamiento de alimentos.
Remediación de la contaminación atmosférica.
Construcción. Monitorización de la salud.
Detección y control de plagas.
¿QUÉ ES LA MAGNETORRESISTENCIA?
Es la propiedad que posee un material para cambiar su resistencia eléctrica cuando se le aplica un campo magnético externo.
TIPOS DE MAGNETORRESISTENCIA.
→ Magnetorresistencia gigante en las multicapas.
→ Magnetorresistencia gigante de válvula de spin.
→ Magnetorresistencia gigante granular.
El término investigación y desarrollo, abreviado I+D, puede hacer referencia, a la investigación en ciencias aplicadas o de ciencia básica o bien en el desarrollo de ingeniería, que persigue con la unión de ambas áreas.
Conseguir mejores materiales supone un reto y un gran esfuerzo cuando se están rozando "los límites de lo imposible".
Existen multitud de empresas, universidades y centros de investigación que constituyen el entramado denominado I + D (Investigación y Desarrollo).
LA MATERIA GRIS PARA EL FUTURO.
Las Plataformas Tecnológicas europeas son una agrupación de entidades interesadas en un sector concreto, lideradas por la industria, con el objetivo de definir una Agenda Estratégica de Investigación (siglas SRA) sobre temas estratégicamente importantes y con una gran relevancia social, en los cuales lograr los objetivos europeos de crecimiento, competitividad y sostenibilidad dependen de los avances tecnológicos y de investigación a medio y largo plazo.
PLATAFORMAS TECNOLÓGICAS.
El LHC es el acelerador de partículas más grande y energético del mundo.
EL LHC, NUEVO LABORATORIO DE METALES.
AÑO INTERNACIONAL DE LA QUÍMICA.
En la reunión de diciembre de 2008 de la Asamblea General de las Naciones Unidas (ONU), se decidió proclamar el año 2011 como el año Internacional de la Química para la concienciación del público en general sobre las contribuciones de esta ciencia al bienestar de la humanidad.
Los argumentos para esta iniciativa ponen de manifiesto los beneficios y la mejora de la calidad de vida que nos aporta esta disciplina de la ciencia.
La investigación química es esencial para resolver los problemas de producción de alimentos, generación de energía, de la salud, transporte y mejora en general de nuestra calidad de vida.
AÑO INTERNACIONAL DE LA QUÍMICA.
¿Qué nos permite la Química?
Entender y transformar la materia que nos rodea.
La producción de medicinas, combustibles y prácticamente todos los productos de nuestra vida cotidiana.
Se trata de una ciencia primordial en el desarrollo sostenible de nuestro mundo y nuestra civilización.
BIBLIOGRAFÍA•
http://www.miliarium.com/monografias/energia/E_Renovables/Fotovoltaica.htm
• http://www.cienciateca.com/fuelcells.html• LIBRO CIENCIAS PARA EL MUNDO CONTEMPORÁNEO. 1º BACHILLERATO.
• http://www.educacontic.es/blog/2011-ano-internacional-de-la-quimica
