Ci猫ncies per al m贸n contemporani 1r Batxillerat
UNITAT 8 DE L'EDAT DE PEDRA A LA NANOTECNOLOGIA
Jose Sanahuja
Ciències per al món contemporani 1r Batxillerat
INTRODUCCIÓ
U8. DE L'EDAT DE PEDRA A LA NANOTECNOLOGIA
● La humanitat i l'ús dels materials
● Els materials més usats
● Nanotecnologia Jose Sanahuja
Ciències per al món contemporani 1r Batxillerat
HUMANITAT I ÚS MATERIALS
U8. DE L'EDAT DE PEDRA A LA NANOTECNOLOGIA
●Les tècniques de prospecció i d'exploració antigues es
basaven en l'exploració visual del terreny. Avui s'utilitza mètodes més sofisticats: ●
Les variacions locals del camp magnètic terrestre ocasionades pels materials dels subsòl.
●
Mesuraments de les diferències de conductivitat elèctrica de les roques.
●
Recopilació sistemàtica de dades de camp.
●
Utilització de senyals elèctrics d'alta freqüència.
●
Ús de magnetòmetres discriminadors de flux en prospecció aèria.
●
Tècniques de ressonància nuclear en prospecció aèria, mitjançant satèl·lits i infrarojos.
Jose Sanahuja
Ciències per al món contemporani 1r Batxillerat
HUMANITAT I ÚS MATERIALS
U8. DE L'EDAT DE PEDRA A LA NANOTECNOLOGIA
●Producció de materials ●
Les matèries primeres s'obtenen de les mines. Per explotar-los, s'arrenquen de la terra i se separen dels materials no desitjables.
●
El mineral objecte d'extracció d'extracció s'anomena mena i el mineral rebutjable s'anomena ganga.
●
Quan el mineral es troba a poca profunditat e sol obtenir en mines a cel obert. Quan es troba a una certa profunditat, l'extracció es porta a terme construint pous i galeries.
●
Els productes semielaborats produïts a les fàbriques segueixen les següents etapes: ● ●
Primera etapa: s'esclafen els materials fins fondre'ls. Segona etapa: es dóna forma al material i es refreda fins solidificar-se (xapa, vareta, fil, lingot).
Jose Sanahuja
Ciències per al món contemporani 1r Batxillerat
ELS MATERIALS MÉS USATS
U8. DE L'EDAT DE PEDRA A LA NANOTECNOLOGIA
●Classificació dels materials metàl·lics. Tipus
Exemples
Propietats
Aplicacions
Fosa de ferro
Gran resistència mecànica. Ferro i petites quantitats de C i Si.
Motors, rodaments i tubs
Resistància, rigidesa i durada. (Aliatge de Fe i C)
Grans estrucutures
Acers inoxidables
Resisteix la corrosió. Aliatge de Fe i C i petites quantitats de Cr, Ni, Mo i Mn.
Estris de cuina
Alumini
Lleuger, tou i resistent
Indústria aeronàutica
Coure
Elevada conductivitat i dúctil
Cable elèctric
Magnesi
Bastant resistent i més lleuger que l'Al
Formar aliatges amb l'alumini
Níquel
Mal·lable, dúctil i resistent a la corrosió
Fabricació d'acer inoxidable
Plom
Resisteix atac d'àcids, dúctil, protectors de raigs X i tòxic
Bateries de vehicles
Titani
Resistent com l'acer, però més lleuger, resisteix corrosió, però car
Tecnologia aerospacial i pròtesis
Tàntal
Conductor elèctric, dúctil i resistent. (S'obté del mineral coltán)
Mòbils i ordinadors
Zinc
Resisteix corrosió
Fabricació bateries
Silici
Semiconductor i abundant
Equips electrònics
Acers Ferrosos
No ferrosos
Jose Sanahuja
Ciències per al món contemporani 1r Batxillerat
ELS MATERIALS MÉS USATS
U8. DE L'EDAT DE PEDRA A LA NANOTECNOLOGIA
●La corrosió dels metalls. ●
És una corrosió electroquímica, on hi ha un intercanvi d'electrons en les reaccions químiques, que als metalls es produeixen molt fàcilment perquè els electrons s'hi mouen en gran llibertat.
●
Els metalls s'obtenen afegint una gran quantitat d'energia a material compostos naturals. Això fa que els metalls obtinguts tinguin més energia interna que els materials compostos dels quals es van extraure. Per això hi ha tendència espontània a la corrosió a tornar a estats de menor energia.
●
Per evitar grans pèrdues econòmiques i riscos de seguretat a les construccions, s'utilitza aliatges resistents a la corrosió o la tècnica de recobriment mitjançant pintures protectores i la galvanització de l'acer. Jose Sanahuja
Ciències per al món contemporani 1r Batxillerat
ELS MATERIALS MÉS USATS
U8. DE L'EDAT DE PEDRA A LA NANOTECNOLOGIA
●Classificació dels polímers. Estan constituïts per la unió de moltes molècules
petites anomenades monòmers i formen cadenes enormes amb moltes formes. Tipus
Exemples i origen Termoplàstics (si s'escalfa pots canviar la forma de manera permanent, es pot repetir el procès)
Propietats
Aplicacions
Barats, lleugers, bon aïllant elèctric, però no són biodegradables
Equips elèctrics
Plàstics
Plàstics termoestables (obté la forma permanent d'una reacció químicano es pot fondre perquè es degrada)
Fibres sintètiques
Niló, perló i draló (s'obtenen de carbó, quitrà, amoníac i petroli)
Elàstiques, lleugers i molt resistents al desgast i àcids
Teixits
S'obté a partir d'hidrocarburs, però els primers cautxús eren d'origen natural
És elastòmer (en deformar-se recupera la forma). Elàstic, alta flexibilitat, resistent a l'esquinçada i l'abrasió, hidròfob, aíllant tèrmic i elèctric
Pilotes de golf, calçat, articles impermeable, pneumàtics
Cautxú sintètic
Jose Sanahuja
Ciències per al món contemporani 1r Batxillerat
ELS MATERIALS MÉS USATS Tipus
Vidre
Paper
Origen
U8. DE L'EDAT DE PEDRA A LA NANOTECNOLOGIA
Propietats
Gran resistència a S'obté per la fusió a l'atac d'agents uns 1.500 ºC de sorra químics, aïllant de silici, carbonat sòdic elèctric i té una i carbonat càlcic gran transparència a llum visible A partir de pasta de paper
Són sòlids inorgànics, mo metàl·lics, fabricats mitjançant tractament Materials tèrmic. Les matèries ceràmics primeres utilitzats són: argiles, feldspats, quars, colorants i desgreixadors.
Aplicacions
Edificis, vehicles i fibres òptiques
Resistent
Fabricació de mocadors, tovallons, paper higiènic, embolcalls i caixes
Gran resisitència tèrmica i mecànica, resistència a la corrosió, bon aïllants tèrmics i elèctrics
Indústria aeroespacial, medicina (ossos), optoelectrònica (fibres de vidre i condensadors) i energia nuclear (cel·les de combustible) Jose Sanahuja
Ciències per al món contemporani 1r Batxillerat
NANOTECNOLOGIA
U8. DE L'EDAT DE PEDRA A LA NANOTECNOLOGIA
●És el conjunt de tècniques que permeten exercir l'enginyeria a nivell
molecular.
●Els components que es manipulen són els àtoms i molècules que
constitueixen la matèria. ●Permet crear estructures atòmiques artificials amb una regularitat
geomètrica perfecta i sense impureses i amb propietats molt interessants.
●La primera nanotecnologia va ser la magnetoresistència gegant
que s'aplica en la fabricació de discs durs d'ordinadors multiplicant la seva capacitat d'emmagatzematge. ●Aplicacions: ●
Electrostàtica en pintura sobre components d'automòbil.
●
Apantallament antiestàtic de les ales dels avions.
●
Conductors transparents per a pantalles flexibles.
●
Cremes de protecció solar i ulleres. Jose Sanahuja
Ciències per al món contemporani 1r Batxillerat
NANOTECNOLOGIA
U8. DE L'EDAT DE PEDRA A LA NANOTECNOLOGIA
●Nanotubs de carboni ●
Propietats: ●
●
Serveixen com a aïllants, semiconductors, conductors i superconductors.
●
Tenen una gran elasticitat en la direcció de l'eix.
●
Tenen una alta conductivitat tèrmica en la direcció de l'eix.
●
Són molt durs amb una resistència mecànica més alta que l'acer.
●
Tenen una gran capacitat d'emissió d'electrons.
●
Tenen un gran angle de visió.
●
Són químicament inerts i biològicament compatibles.
Mètodes de fabricació: ●
●
1r) Fem saltar una guspira elèctrica entre dues barres de grafit, el carboni es converteix en plasma i una pressió adient el carboni fos es condensa en forma de nanotubs. 2n) Bombardegem amb làser una barra de grafit, es fon el carboni i després es condensa. Jose Sanahuja
Ciències per al món contemporani 1r Batxillerat
NANOTECNOLOGIA
U8. DE L'EDAT DE PEDRA A LA NANOTECNOLOGIA
●Nanotubs de carboni
Jose Sanahuja
Ciències per al món contemporani 1r Batxillerat
NANOTECNOLOGIA
U8. DE L'EDAT DE PEDRA A LA NANOTECNOLOGIA
●Aplicacions a la medicina ●
Construcció de biosensors, biomaterials i bioxips que s'implantaran en el cos humà, podran alliberar fàrmacs selectius en lloc determinats i permetre la reparació dels teixits danyats. Exemple: eliminar les cèl·lules cancerígenes sense danyar les cèl·lules contigües.
●
Síntesi de molècules complexes bàsiques per a la vida. Aquest procés es fa àtom per àtom i de manera controlada.
●Aplicació a l'energia solar ●
El nano-flakes doblarà el rendiment dels panells solars.
●
Obtenció de pintures amb capacitat per generar electricitat a partir d'energia solar.
●Aplicació tèxtil ●
Teixits intel·ligents que canvien de color segons l'entorn, es fan més transpirables quan detecten la suor, canvien la seva estructura per suportar temperatures extremes. Jose Sanahuja
Ciències per al món contemporani 1r Batxillerat
NANOTECNOLOGIA
U8. DE L'EDAT DE PEDRA A LA NANOTECNOLOGIA
El nano-flakes
Injecció directa de substàncies sobre una cèl·lula
Teixits capaços de canviar de color, emetre i rebre ones de ràdio, o actuar com un teclat. Jose Sanahuja
Ciències per al món contemporani 1r Batxillerat
NANOTECNOLOGIA
U8. DE L'EDAT DE PEDRA A LA NANOTECNOLOGIA
Metaflex és el nom d'un material dissenyat per científics de la Universitat de St Andrews (Regne Unit). És un material artificial que presenta propietats electromagnètiques inusuals, propietats que procedeixen de l'estructura dissenyada i no de la seva composició. Corba i canalitza la llum per convertir en invisibles els objectes
Jose Sanahuja