6. EN ANDALUCÍA.

Instituciones andaluzas de investigación y desarrollo.

El instituto de Ciencia de Materiales que está integrado en el centro de Investigaciones Científicas Isla de la Cartuja, está participado por la Junta de Andalucía, la Universidad de Sevilla y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). Se encarga de ejecutar proyectos de I+D (Investigación y Desarrollo) para varias empresas y realizar una buena labor de divulgación a través de la organización de cursos y conferencias.

La Consejería de Innovación, Ciencia y Empresa ha promovido varios fundaciones para impulsar todo tipo de proyectos tecnológicos. La más importante es la Corporación Tecnológica de Andalucía que cuenta con más de cien miembros y que financia más de 170 proyectos, algunos de ellos relacionados con nuevos materiales. 


Las universidades andaluzas tienen un papel fundamental tendiendo puentes entre la investigación y el mundo empresarial.

Un buen ejemplo es el Grupo de Elasticidad y Resistencia de Materiales (GERM). Relacionada con este grupo nació la empresa TEAMS, gracias a la cual los recursos humanos y técnicas de GERM se pueden poner a disposición del sector aeronáutico.

Los parques tecnológicos andaluces.

Entre los principales parques tecnológicos de Andalucía se encuentra el Parque Tecnológico de Andalucía que se localiza en Málaga y que fue inaugurado en 1992. Un año después empezó a funcionar en Sevilla el Parque Científico y Tecnológico Cartuja 93. Algunos parques tecnológicos como el de Córdoba, el de Huelva o el de Almería abrieron sus puertas hace pocos años y tienen un gran futuro por delante.


Pero la estrella del sector tecnológico en Andalucía es Aerópolis, el parque Tecnológico Aerospacial de Andalucía, que es una gran apuesta de la multinacional aeronáutica EADS por Andalucía. Está situada en las inmediaciones del aeropuerto de Sevilla y acoge a un número cada vez mayor de empresas de la industria de la aeronáutica tanto andaluzas, como españolas y europeas.

OPINIÓN:

ESTE PUNTO ME HA PARECIDO MUY INTERESANTE. CREO QUE ES FUNDAMENTAL PARA EL DESARROLLO DE UNA REGIÓN LA INVESTIGACIÓN, INNOVACIÓN, ASÍ COMO LA COLABORACIÓN ENTRE PERSONAS Y EMPRESAS.

5. EL AVANCE DE LA NANOTECNOLOGÍA.

A finales de los años 50 se desarrollaron los primeros circuitos integrados pero la escala de integración ha llegado hasta límites insospechados en aquellos tiempos.

La nanotecnología está ya en condiciones de dar un nuevo paso: transistores, los cuales son uno de los principales componentes de los chips, podrán ser sustituidos por moléculas llamadas rotaxanas. Además los nanotubos podrán actuar como cables increíblemente infinitos.

La tecnología encargada de fabricar chips de silicio podría encontrar una nueva aplicación revolucionaria: la construcción de artefactos mecánicos no mucho mayores que una molécula. Si las investigaciones terminaran con éxito podríamos contar con nanorrobots que podrían regular acciones químicas y revolucionarían el mundo de la biomedicina. Gracias a su ayuda se podrían eliminar obstrucciones de arterias, destruir tumores o coágulos de sangre en el cerebro y además penetrar en las células para reparar genes defectuosos.

OPINIÓN:

SI COMPAGINAMOS EL ESTUDIO DE LAS ENFERMEDADES CON LA APLICACIÓN DE LA TECNOLOGÍA EN LA MATERIA DE LA MEDICINA, TENDREMOS A NUESTRO ALCANCE UN FUTURO IMPRESIONANTE. CREO IMPRESCINDIBLE LA UTILIZACIÓN DE LA TECNOLOGÍA PARA ERRADICAR ENFERMEDADES QUE HACEN SUFRIR A MILLONES DE PERSONAS EN EL MUNDO.

4. EL DESARROLLO TECNOLÓGICO. SUS APLICACIONES.

Las necesidades de la sociedad industrial del siglo XXI estimulan la búsqueda de nuevos materiales.

Las arcillas son los materiales cerámicos por excelencia y se utilizan en la alfarería como también en la fabricación de ladrillos, azulejos o sanitarios. La industria automovilística ha diseñado prototipos de motores cerámicos, que combinan más ligereza con un menor coste energético además de seguir ofreciendo una alta potencia, pero la fragilidad de las piezas cerámicas en el mundo del motor sigue siendo un problema que no ha podido ser resuelto.

La industria aeronáutica es una de las principales demandantes de nuevos materiales. En la actualidad tienen cada vez más relevancia los materiales compuestos (composites), que se forman gracias a la combinación de dos o más materiales para conseguir finalmente un nuevo material que tiene unas propiedades superiores a las que tienen los materiales que lo forman; esto es conocido en ingeniería como sinergia.

Una gran parte del esfuerzo de investigación de nuevos materiales está orientado a desarrollar composites a partir de varios polímeros de diferentes tipos. Por ejemplo, la fibra de carbono está compuesta por poliacrilonitrilo y un polímero adhesivo, usualmente resinas epoxi. El proceso de fabricación de este material es muy complejo y costoso, pero su ligereza y su resistencia (que puede llegar a superar a la del acero), justifica su coste.

4.1 Moléculas a la carta: fullerenos y nanotubos.

El carbono es uno de los elementos más abundantes del planeta y componente básico de la química del planeta. Tiene una gran importancia, pues es un componente de los hidrocarburos, pero sus posibilidades van mucho más allá.

Existe una propiedad llamada alotropía, que consiste en que puede tener propiedades diferentes según la disposición de sus átomos. Un ejemplo muy conocido es el óxido de silicio que podemos encontrar en formas diferentes: sílice, sílex o cuarzo.

Podemos encontrar al carbono en la naturaleza de dos formas diferentes:

En forma de grafito, que es la más corriente y que se utiliza para elaborar las minas de los lápices o en otra forma más rara, el diamante. Los átomos del diamante forman una estructura cristalina que le aporta una gran dureza.

En el año 1985, fue descubierta una molécula que se llamó futboleno y que posteriormente pasó a llamarse buckminster fullereno porque su estructura recordaba a la de la cúpula diseñada en los años 60 por el arquitecto Richard Buckminster Fuller. Poco tiempo después surgieron una serie de moléculas basadas en la combinación de pentágonos y hexágonos, llamadas fullerenos.

A principios de la década de 1990 se sintetizaron pequeñas cantidades de fullerenos. Pronto se descubrieron algunas de sus propiedades: se pueden polimerizar, se pueden inscribir uno dentro de otro y se puede sustituir un átomo de carbono por otros átomos de otro elemento y  obtener de esta manera los heterofullerenos.

Pero todavía no se ha encontrado un método para producir fullerenos a escala industrial.

Las propiedades del carbono son aún más. Un ejemplo es que si se eliminan los enlaces que forman pentágonos y solo dejamos los que dan lugar a los hexágonos, el carbono no forma fullerenos. Esto es así porque la molécula no llega cerrarse sobre sí misma sino que forma una lámina con forma de panel de abeja y que puede enrollarse formando nanotubos. Si pudiéramos dar con un proceso eficiente de fabricación, podríamos crear nanotubos de la longitud que quisiéramos. El resultado podría ser un material miles de veces más fuerte que el acero pero mucho más ligero: un delgado hilo de nanotubos podría soportar esfuerzos de tracción que no podrían soportar ni cientos de cables de acero juntos. De esta manera con los nanotubos podrían levantarse estructuras indestructibles.

OPINIÓN: 

ES IMPRESIONANTE LO DE LOS NANOTUBOS. CREO IMPRESCINDIBLE LA INVESTIGACIÓN ES ESTE CAMPO, PARA ALIVIAR LOS PROBLEMAS QUE SURGEN EN LAS ZONAS DONDE HAY FRECUENTEMENTE SEÍSMOS.
 

3. MATERIALES ARTIFICIALES.

La moderna industria química ha conseguido desarrollar nuevos materiales, pero no todos estos materiales son modernos. Algunos como el papel y el vidrio provienen de tiempos remotos.

El vidrio es un material muy fácil de conseguir Los romanos lo emplearon para la bisutería y para realizar pequeños recipientes. En la actualidad sus principales componentes son el sílice, el carbonato sódico y el carbonato cálcico.

Es un error denominar “cristal” al vidrio. Solo podemos hacerlo cuando el vidrio es de alta calidad como ocurre en el caso del cristal de Bohemia o el de Murano.

Al vidrio se le ha podido dar nuevas aplicaciones como la fibra óptica, que está hecha de un vidrio muy rico en silicio y que puede transmitir decenas de miles de comunicaciones simultáneas.

Aunque poco a poco el papel está perdiendo relevancia respecto a los nuevos medios de comunicación el papel sigue siendo el material más utilizado para difundir el conocimiento humano.

El primer material parecido al papel fue el papiro, que era muy abundante en las orillas del Nilo. En los lugares donde no había papiro se utilizaba el pergamino, que se elaboraba con pieles de animales de corral. En la Edad Media fue imponiéndose el uso del papel pues los dos materiales anteriores necesitaban un proceso muy complejo de elaboración.

El principal componente del papel actual es la celulosa, lo que nos viene a decir que la materia prima que necesita la industria del papel es la madera.

La demanda actual de papel es alta y esto contribuye a la deforestación de nuestro planeta; pero es un material que se puede reciclar con facilidad. El papel reciclado no es tan blanco como el original y es algo más caro, pero son inconvenientes insignificantes comparados con la muerte que sufren nuestros bosques. Por ello está en nuestras manos evitar esto, depositando el papel en el contenedor adecuado y comprando papel reciclado.

3.1 Materiales de construcción: cementos y hormigones.

Entre los modernos materiales de construcción destaca el acero que ha contribuido a realizar grandísimos proyectos como rascacielos o puentes colgantes. Pero estas obras no hubieran sido posible sin otro material: el cemento.

Los aglomerantes naturales se emplean desde hace mucho tiempo. Es el caso del yeso, utilizado por los egipcios y de la puzolana, utilizada por los romanos y que está compuesta por cal y ceniza volcánica del Vesubio. Al caer el Imperio, el mortero pasó a ser el principal aglutinante en la Edad Media.

Hoy en día existe un tipo de cemento para cada necesidad constructiva, pero básicamente están compuestos por arcilla y roca caliza que son pulverizadas y después sometidas un proceso de cocción.

 A principios del siglo XIX, un inglés, Joseph Apsdin, patentó el cemento más difundido en la actualidad, el cemento Portland. Cuando el cemento Portland es mezclado con agua se suceden un conjunto de reacciones químicas que provocan el endurecimiento de la mezcla hasta conseguir una consistencia pétrea. Este proceso recibe e nombre de fraguado.


El hormigón puede soportar grandes esfuerzos y está formado por aglutinante y algunos componentes áridos como la arena, la grava y los cantos rodados. Si se le añaden gavillas de acero, el hormigón es armado y este puede soportar todo tipo de tensiones.



3.2 Los modernos materiales artificiales: los polímeros.

Los polímeros son sustancias formadas por grandes moléculas resultado de la unión de otras moléculas más pequeñas llamadas monómeros. En bioquímica son muy comunes polímeros como la celulosa y el almidón y otras moléculas como el ADN y las proteínas.

La industria moderna utiliza algunos polímeros naturales como la celulosa.
La mayor parte de los polímeros utilizados para elaborar los materiales modernos se obtienen a través de derivados del petróleo como los fenoles, el propileno, los ésteres o los vinilos.

Podemos clasificar los polímeros según su comportamiento ante el calor, así obtenemos:

- Polímeros termoplásticos, que se reblandecen por el calor pero su estructura molecular no sufre alteraciones.

- Polímeros termoestables, que al ser enfriados otra vez no pueden ser moldeados por el efecto del calor, ya que si lo calentáramos de nuevo se pueden descomponer.

También  podemos clasificarlos atendiendo a sus propiedades mecánicas:

- Elastómeros: polímeros que pueden soportar grandes deformaciones sin romperse y de recuperar su formo original cuando desaparece el esfuerzo.

- Plastómeros: son aquellos que al deformarse no recuperan su forma original cuando deja de haber presión. Son conocidos como plásticos.

- Fibras: tienen una gran resistencia a las deformaciones provocadas por esfuerzos de tracción.

- Recubrimientos: sustancias líquidas que pueden extenderse sobre una superficie.

- Adhesivos: pueden formar fuertes enlaces con las superficie con las que entran en contacto.

 Podemos encontrar polímeros por todas partes: fibras como el nailon, plastómeros como el plexiglás o el PVC, elastómeros como el neopreno y adhesivos como el cianoacrilato. Algunos ejemplos de plásticos son el poliuretano y el polipropileno.

OPINIÓN:

ME HE ACERCADO A LOS MATERIALES ELABORADOS POR EL HOMBRE. CREO UN GRAN ÉXITO, EL HECHO DE SU INVENCIÓN Y UTILIZACIÓN PERO MUCHOS DE ESTOS MATERIALES, SOBRE TODOS LOS POLÍMEROS CAUSAN UN GRAN IMPACTO SOBRE LA NATURALEZA POR LO QUE ABOGO POR SU DISMINUCIÓN Y SU SUSTITUCIÓN Y SI NO ES POSIBLE, INVESTIGAR PARA ENCONTRAR NUEVAS FÓRMULAS QUE REDUZCAN EL IMPACTO QUE PROVOCAN SOBRE EL MEDIO NATURAL.

2. MATERIALES NATURALES.

La naturaleza es nuestra única proveedora de materiales. Quizá llegue el día en que la tecnología pueda sintetizar los materiales que necesitamos. Pero hasta entonces debemos proteger y cuidar nuestro entorno.

2.1 Derivados del petróleo.

El petróleo es un líquido viscoso y oscuro, cuya densidad abarca desde los 0, 75 g/ml hasta el 1, 05 g/ml. El petróleo proviene de la descomposición de durante millones de años de la fauna y la flora marina sin presencia de oxígeno, bajo presión y a altas temperaturas.

La composición del petróleo es compleja y se basa en una mezcla de hidrocarburos desde el metano (CH4 ) hasta las largas y pesadas que forman los asfaltos. Otros elementos aparecen en pequeñas cantidades como el oxígeno, el nitrógeno y el azufre.

Los derivados  del petróleo son esenciales para el desarrollo de nuestra vida diaria. El 70% de las necesidades energéticas de mundiales son cubiertas por los derivados de esta fuente energética. Aunque cabe destacar que el petróleo plantea dos problemas: Es un recurso limitado, y aunque se siguen descubriendo yacimientos no nos da para muchos años más y por otro lado, nos encontramos con las implicaciones medioambientales y políticas de este.

El petróleo crudo tiene poca utilidad por lo que es necesario refinarlo. Las refinerías son grandes plantas industriales en las que el petróleo pasa por una serie de procesos que dan lugar finalmente a la obtención de diferentes hidrocarburos. Entre los principales procesos físicos encontramos la destilación, en la que el petróleo evaporado asciende por una estructura torre de fraccionamiento. El vapor va enfriando el petróleo a medida que asciende este y con todo esto los hidrocarburos se separan pues cada uno de ellos necesita temperaturas diferentes para poder condensarse.

El principal proceso químico es la descomposición química o “cracking”. Este proceso consiste en calentar crudo sometido a una gran presión para que se evapore y se puedan descomponer y transformar las moléculas de hidrocarburos.

Una vez finalizado el progreso, obtenemos una gran variedad de hidrocarburos: fueloil, aceites y lubricantes, gasóleo, gasolina, queroseno, etc… Muchos de estos productos son la materia prima de productos petroquímicos como fertilizantes, detergentes, plaguicidas, polímeros.

2.2 La piedra natural.

A lo largo de la historia, cuando el ser humano ha querido que su obra perdure, ha recurrido a la piedra natural. Ahí están obras como las pirámides egipcias, los acueductos romanos o las catedrales góticas.

Hoy en día la piedra natural ha sido sustituida por otros materiales como el hormigón y el “silestone”. La piedra natural se utiliza como elemento ornamental. Podemos clasificar a la piedra natural en cinco grupos: areniscas, pizarras, calizas, granitos y mármoles.

- La arenisca es una roca sedimentaria formada por arena y aglomerante natural. La mayoría de soportan mal el paso del tiempo.

- Las pizarras son rocas metamórficas, es decir, rocas que después de haberse formado fueron sometidas a una gran presión y a una gran temperatura que las ha transformado. Se suelen utilizar en la construcción de tejados debido a su impermeabilidad.

- Las rocas calizas están compuestas básicamente por carbonato cálcico. Son muy resistentes a la compresión y pueden ser talladas con facilidad, por ello han sido el material preferido para construir materiales, aunque son muy vulnerables al ataque de los ácidos que se produce con la lluvia ácida y que es cada vez más frecuente por la combustión de combustibles fósiles.

- El granito es una roca plutónica. Este tipo de rocas se forma a partir de magma a grandes profundidades, el cual estaba sometido a una gran presión y que posteriormente se enfrío poco a poco. Tiene un aspecto granulado gracias a tres componentes: cuarzo, feldespato y mica. El granito es extremadamente duro, pesado y resistente, pero es difícil de transportar y trabajar. En la actualidad se utiliza para elaborar encimeras de cocina.

- El mármol es una piedra ideal para ornamentar. Procede de la transformación de la caliza y presenta tonalidades desde el blanco nuclear y presenta tonalidades desde el blanco nuclear hasta el negro azabache. En la actualidad es el principal material utilizado en la arquitectura funeraria.

2.3 La madera.


La madera es flexible, ligera, dura, abundante y fácil de trabajar lo que la ha convertido en una materia prima muy explotada. Por ello actualmente sufrimos el desastre de la deforestación que avanza a pasos agigantados.

Los dos principales componentes de la madera son la celulosa y la lignina, ambos polímeros naturales.

Existen tantos tipos de madera, como tipos de árboles y sus aplicaciones pueden estar dirigidas tanto a la ornamentación como a la arquitectura.

2.4 Los metales.

Los metales son elementos que presentan las siguientes propiedades:

- Suelen tener una apariencia brillante.

- Son dúctiles, ya que pueden deformarse y formar hilos.

- Son maleables, es decir, pueden deformarse y formar láminas. 

- Conducen muy bien la electricidad y el calor.

- En soluciones acuosas forman iones positivos.



Al contrario que otros materiales (madera y piedra natural) los metales siguen siendo muy utilizados.

Los metales reaccionan con facilidad con otros elementos. Es el  caso de las piritas, las ferritas y los óxidos ferrosos. Además otro efecto indeseado en los metales es la corrosión.

Pero existe una variedad de metales llamados metales nobles que destacan por su baja reactividad y que normalmente se utilizan en joyería. Algunos ejemplos son: el platino, el oro, la plata, el rutenio y el paladio.

Muchos metales se unen para mejorar sus propiedades. Estos procesos reciben el nombre de aleaciones. Algunos ejemplos son el bronce (aleación del cobre y el estaño) y el latón (aleación del cobre y del cinc). Entre todas estas aleaciones destaca el acero, por ser de gran utilidad en las construcciones contemporáneas.

El oro y la plata también deben unirse con otos metales en aleación, pues puros resultarían demasiado blandos.

- OPINIÓN:

AQUÍ HE PODIDO APRECIAR LA DIVERSIDAD DE MATERIALES QUE UTILIZAMOS, SU GRAN VARIEDAD Y SUS COMPLEJAS CARACTERÍSTICAS.

 1. LOCALIZACIÓN DE LA MATERIA PRIMA Y DE LOS PRINCIPALES PRODUCTOS.

1.1 Materia primas que han resultado fundamentales para la humanidad.

En el transcurso de la historia el número de materias primas y productos manufacturados han ido aumentando al aumentar también las necesidades humanas. 

En la prehistoria los seres humanos empezaron a utilizar el sílex y el pedernal para cubrir las necesidades de defensa y alimentación. Además el ser humano empezó a usar pieles para no pasar frío y el descubrimiento de la agricultura y la ganadería hizo que este tuviera a su disposición nuevos materiales textiles como la lana , el lino y el cáñamo.

Posteriormente nuestros antepasados empezaron a usar otros materiales como la piedra y el adobe.

1.2 Materias primas fundamentales en el mundo actual.

Bien ahora vamos a centrarnos en las materias primas más importantes en la actualidad.

Las principales materias primas para el ser humano son las denominadas materias primas estratégicas.

El petróleo es la más codiciada y los principales yacimientos de este se encuentran en Oriente Medio, América Latina y EE.UU., Así como otras zonas como el Mar del Norte, Rusia y China. Además se sospecha que en el Ártico puede haber en grandes cantidades.

El hierro es conocido por el hombre desde hace varios miles de años, pero fue durante la revolución industrial cuando empezó a tener más importancia. Las principales reservas se encuentran en Rusia, América del Sur y la India. El carbón ha perdido relevancia en beneficio del petróleo . Los principales yacimientos se encuentran en Asia.

El cobre es otro metal fundamental, pues todos conocemos sus aplicaciones como conductor  de la electricidad.

La electrónica moderna utiliza un tipo de materiales llamados semiconductores. Entre ellos sobresale el silicio, principal componente de los chips electrónicos.

Los materiales expuestos anteriormente son materiales son conocidos por la mayoría de las personas. Sin embargo hay otras materiales poco conocidos y que son esenciales en nuestra vida cotidiana. Este el caso del tantalio. Es un metal cuya resistencia al calor a la corrosión lo convierten en ideal para los circuitos electrónicos pequeños y de bajo consumo. Sin ir más lejos, los actuales teléfonos móviles, son así por gracias a este material del que la República Dem. del Congo es el principal productor.

- OPINIÓN:

En este apartado se analiza los distintos materiales que están presentes en nuestra vida cotidiana.

Me parece bastante interesante la última parte en que se hace referencia a materiales que la mayoría desconocemos y que sin ellos los artículos tecnológicos no estarían presentes en nuestras vidas tal y como los conocemos.