New Materials

NUEVAS
NECESIDADES,
NUEVOS
MATERIALES
Autora: Marta García T.

A ver qué sabes antes de empezar…
1. Nombra periodos de la historia y la prehistoria con nombres de materiales. ¿En qué
época con nombre de materiales crees que vivimos ahora?
2. ¿Qué material crees que es imprescindible en nuestra vida diaria?.
3. ¿Cuáles crees que han sido los avances técnicos que nos han permitido crear
materiales sintéticos, es decir, «inventar» nuevos materiales?
4. Explica esta frase: «En el origen del Universo se encuentra el origen de todos los
materiales conocidos».
5. ¿En qué se diferencian elementos químicos, compuestos y mezclas?
6. Indica los componentes de estos materiales formados por mezclas homogéneas o
aleaciones: bronce, latón, oro nórdico, acero.
7. Indica algunos problemas ambientales asociados a la producción de materiales, su
transporte y utilización.
8. Explica qué es el reciclaje. ¿Qué sabes del reciclaje del papel, vidrio, plástico y las
pilas?
9. ¿Qué son los nanomateriales? ¿Cuáles son sus dimensiones?
10. ¿Qué es la nanotecnología?

LOS PRIMEROS MATERIALES….

DEFINITIONS
• Material is anything made
of matter, constituted of
one or more substances.
• A Raw Material is the
basic material from which a
product is manufactured or
made.

PROPERTIES OF MATERIALS
• Thermal Properties.
• Optical Properties.
• Sensorial Properties.
• Electromagnetic Properties.
• Mechanical Properties.
• Chemical Properties.

MATERIALS CLASSIFICATION
• Metals
• Ceramics
• Polymers
• Composite materials
• Biomaterials
• Nanomaterials
• Semiconductors

METALS

• A metal is an element, compound, or alloy that:
▫ Is a good conductor of both electricity and heat.
▫ Is usually malleable and shiny.
• Of all the known elements, about 75% are metals.
• Pure metals / Alloys.

Metals Extraction
• Metals are often extracted from the Earth by means of
mining, resulting in ores that are relatively rich
sources of the requisite elements.
• Once the ore is mined, the metals must be extracted by
reduction, using whether heat or electricity:
- Pyrometallurgy.
- Electrolysis.
Fe2 O3 Fe Removal of oxygen = reduction

Pyrometallurgy: Los Altos Hornos
https://www.youtube.com/watch?v=UsZA22f0daw

Electrolysis

SEMICONDUCTORS

• A semiconductor is a material with electrical
conductivity intermediate in magnitude between that of
a conductor and an insulator.
• Silicon is stable and can be heated to a rather high
degree without loosing its material characteristics.

CERAMICS

• A ceramic is an inorganic, nonmetallic solid prepared by
the action of heat and subsequent cooling.
• Ceramic materials are brittle, hard, and strong in
compression. They generally can withstand very high
temperatures, up to 1.600 °C.
• Clay was one of the earliest materials used to produce
ceramics.

COMPOSITES

• Composite material are engineered or naturally
occurring materials made from two or more constituent
materials with significantly different physical or
chemical properties which remain separate and distinct
at the macroscopic or microscopic scale within the
finished structure.

2 Components:
•Matrix
•Reinforcement
https://www.youtube.com/watch?v=hjEUvKvn6IE

POLYMERS

• A polymer is a large molecule (macromolecule)
composed of repeating structural units.
• These sub-units are typically connected by covalent
chemical bonds.

Plastics
• Plastics are typically moldable organic polymers of high
molecular mass.
• They are usually synthetic, most commonly derived from
petrochemicals.
• They are durable and degrade very slowly.
• The greatest challenge to the recycling of plastics is the
difficulty of automating the sorting of plastic wastes.

SPI Codes

BIOMATERIALS

• A biomaterial is any matter, surface, or construct
that interacts with biological systems.
• They are often used and/or adapted for a
medical application.

PAPER

• It is produced by pressing together moist fibers,
typically cellulose pulp derived from wood, rags
or grasses, and drying them into flexible sheets.

Environmental Impacts
• Deforestation: Worldwide consumption of paper has risen by
400% in the past 40 years, with 35% of harvested trees being used
for paper manufacture.
• Air pollution: Nitrogen dioxide (NO2) sulfur dioxide (SO2) and
carbon dioxide (CO2) are all emitted during paper manufacturing.
• Waste water discharges for a pulp and paper mill contains
solids, nutrients and dissolved organic matter. Waste water may
also be polluted with organochlorine compounds.
• Non-renewable resources.

NANOTECNOLOGÍA

• Es un conjunto de técnicas que se utilizan para
manipular la materia a la escala de átomos y
moléculas.
Un nanómetro es la mil millonésima
parte de un metro.
¿QUÉ ES?

A escala tan pequeña, la materia se comporta de modo diferente:
Una NANOPARTÍCULA es a una pelota
de fútbol como esa misma pelota es al
planeta Tierra.
En el mundo nano, NO RIGE la ley de la GRAVEDAD,
sino las LEYES CUÁNTICAS. Si un electrón se lanza
contra un muro, en lugar de chocar, lo traspasa.
La cerámica se hace TRANSPARENTE como el vidrio.
Los metales se convierten en COLORANTES y poseen propiedades
magnéticas que se pueden activar o desactivar a voluntad.
El vidrio es tan RESISTENTE como el pegamento.

AFM
Microscopio de Fuerza
Atómica
STM
Microscopio de Barrido
de Túnel
Herramientas para ver y manipular los ingenios
nanotecnológicos

De forma similar a como funciona la aguja de un tocadiscos, el
microscopio palpa las superficies de los átomos, de modo que es
posible modificar selectivamente las estructuras superficiales.
Con el microscopio de fuerza
atómica los investigadores
consiguieron por primera vez
visualizar átomos y moléculas y
manipularlas a la vez, es decir,
variar su orden y formación en
las superficies.

FULERENOS Y NANOTUBOS
https://www.youtube.com/watch?v=4g4rh4dVwyg
https://www.youtube.com/watch?v=kHnen2nSmDY

1) Almacenamiento de energía, producción y conversión.
2) Mejora productividad agrícola.
3) Depuración de aguas.
4) Diagnóstico precoz de enfermedades.
5) Fabricación de medicamentos.
6)Tratamiento y conservación de alimentos.
7) Depuración del aire contaminado.
8) Construcción.
9) Control de la salud.
10)Detección y control de plagas.
LOS 10PRINCIPALES USOS DE LA NANOTECNOLOGÍA
El futuroEl futuro

LOS RESIDUOS

RESIDUOS
Residuo es todo material resultante de un proceso de
fabricación, transformación o utilización, cuando su poseedor
lo destina al abandono.
- Primeras alarmas en los años 70.
- Cultura del usar y tirar.
- Gestión de los residuos
- Regla de las tres R:
- Reducir.
- Reutilizar.
- Reciclar.

TIPOS DE RESIDUOS
• Residuos Sólidos Urbanos.
• Residuos Sanitarios.
• Residuos Industriales.
• Residuos Radiactivos.
• Residuos Agrícolas, Ganaderos y Forestales.
• Gestión: Ley de Residuos de 1.998:
▫ Coordinación de todas las administraciones.
▫ Coordinación en los distintos sectores.
▫ Reducir la producción.
▫ Fomentar el reciclaje y la reutilización.

Residuos Sólidos Urbanos (R.S.U)
• Generados en los núcleos urbanos: domicilios, oficinas,
comercios, construcciones, etc.
• Tipos: inertes, fermentables, combustibles, voluminosos,
electrodomésticos, etc.
• 1,2 Kg/hab día  17 millones de Tm/año.
• Problemas derivados:
▫ Olores.
▫ Riesgo de enfermedades.
▫ Contaminación de agua, aire y suelo.
▫ Degradación paisajística.
• Gestión: ayuntamientos.
• Puntos limpios.

RESIDUOS SANITARIOS
• Generados por las actividades sanitarias en hospitales,
laboratorios, etc.
• Deben ser separados en origen y recogidos por un gestor
autorizado.
• Tipos:
▫ Asimilables a los Urbanos.
▫ Biosanitarios peligrosos: recogidos por los servicios
municipales previo tratamiento desinfectante.
▫ Químicosanitarios peligrosos: competencia de
los Centros Sanitarios.
▫ Residuos radiactivos : competencia de ENRESA.

RESIDUOS INDUSTRIALES
• Generados en la actividad industrial:
▫ Asimilables a urbanos.
▫ Residuos tóxicos y peligrosos (RTP): contienen sustancias en cantidades
tales que suponen un riesgo para la salud humana, o el medio ambiente.
• Gestionados por gestores autorizados.
• Tratamientos:
▫ Químicos.
▫ Físicoquímicos.
▫ Térmicos.
▫ Aislamiento en depósitos de seguridad.
• Principales industrias generadoras de RTP:
▫ Siderurgia y metalurgia.
▫ Química y cauho.

RESIDUOS AGRÍCOLAS, GANADEROS Y
FORESTALES
• Generados en la actividad agrícola y ganadera:
▫ Químicos: fertilizantes, pesticidas.
▫ Orgánicos: excrementos, purines, abonos.
Producen contaminación de aguas y suelos.
• Generados en la actividad forestal: ramas, hojas,
cortezas, serrines, etc.
- Utilizados para hacer compost.
- Utilizados como fuente de energía (biomasa).
El mayor problema que generan es el riesgo de incendios.

RESIDUOS RADIACTIVOS
• Materiales que poseen núcleos radiactivos en cantidades
superiores a las establecidas por las autoridades, y para los
que no se prevé ningún uso.
• Clasificaciones:
▫ Período de Semidesintegración.
▫ Intensidad de su Actividad: alta – media – baja.
▫ Toxicidad.
• Origen:
▫ Centrales nucleares, industrias, hospitales, investigación.
• Efectos:
▫ Contaminación de todos los medios.
▫ Efectos graves sobre la salud.

LA GESTIÓN DE LOS RESIDUOS
Recogida, eliminación,
tratamiento y almacenamiento.

DISMINUCIÓN DE LOS RESIDUOS
• Reducción en Origen: tecnologías limpias en los procesos
de fabricación industrial.
• Reducción de Volumen: separación en origen + reducción
física del volumen.
• Recuperación: reutilización en procesos distintos.
• Reciclaje: reutilización en el mismo proceso.

TRANSFORMACIÓN DE LOS RESIDUOS
• Tratamiento de los residuos para fabricar otros productos.
• A partir de la biomasa:
▫ Generación de Compost:
 Fase de Crecimiento de los Microorganismos.
 Fase Termófila 60 ºC: estabilización.
 Fase de Maduración: hongos.
Comprobación de la relación C/N.
▫ Generación de Biogás.
▫ Generación de Papel.
▫ Generación de Bioalcohol.

ELIMINACIÓN DE LOS RESIDUOS
• Vertederos:
▫ Incontrolados.
▫ Controlados: mediadas adecuadas de seguridad y gestión:
 Condiciones del terreno.
 Condiciones del clima.
 Impermeabilización del vaso.
 Instalación de puntos de salida de gases.
 Clausura y sellado al alcanzar la máxima capacidad.
 Recubrimiento y restauración del paisaje.

LA INCINERACIÓN
• Combustión controlada de los residuos a unos 1.000 ºC,
oxidando el C y el H, con lo que se forman CO2 y H2O.
• Si hay PVC se producen dioxinas tóxicas.
• Depuración de los gases resultantes.
• Los materiales no combustibles y las cenizas se someten
a análisis, y:
▫ Pueden ser utilizados en construcción.
▫ Son llevados a vertederos de seguridad.

ALMACENAMIENTO DE RESIDUOS RADIACTIVOS
• De Baja y Media Intensidad:
▫ Depósitos de hormigón.
• De Alta Intensidad:
▫ Temporal: piscinas en las propias centrales.
▫ Definitivo: enterramiento geológico.
En España: ENRESA: Centro de Almacenamiento de El
Cabril (Córdoba):
Bidón  Celda  Contenedor  Enterramiento Geológico

New Materials

Empfohlen

Empfohlen

Weitere ähnliche Inhalte

Was ist angesagt?

Was ist angesagt? (15)

Andere mochten auch

Andere mochten auch (19)

Ähnlich wie New Materials

Ähnlich wie New Materials (20)

Mehr von martagar78

Mehr von martagar78 (20)

New Materials