Recursos Naturales a Polímeros Artificiales

Edad de Piedra

Hace 2,5 millones de años, se utilizaron hachas, flechas, lanzas y cuchillos de piedra, permitiendo al hombre trabajar el cuero, los huesos y la madera. Descubrimiento del fuego y la alfarería (vasijas de barro).

Edad de Bronce

El bronce es una aleación de cobre y estaño. Este metal se podía moldear golpeándolo con una piedra y se fabricaban hachas, espadas, puntas de flecha, etc. Al agregar estaño, mejoraron las propiedades del cobre.

Edad de Hierro

Aunque el hierro es abundante, tiene una alta temperatura de fusión y era un metal impuro. Se descubrió que, si se golpeaba reiteradamente el metal impuro cuando aún estaba muy caliente, el compuesto se compactaba (hierro forjado). Debido a la abundancia de minerales de hierro, se fabricaron armas, martillos, picos, palas, herraduras.

Hormigón

Mezcla de elementos inertes (arenas y gravas) y cemento. Los antiguos constructores egipcios usaban limo húmedo y yeso. Los romanos mejoraron al añadir cenizas volcánicas (más resistente y duradero, podía fraguar bajo el agua). El hormigón mejoró con la aparición sucesiva del cemento Portland (1824), el hormigón armado (reforzado con barras de acero, siglo XIX) y el hormigón pretensado (las barras de acero se tensan y anclan a puntos de la estructura).

Clasificación de los Materiales

Materias primas: se encuentran en la naturaleza. Materiales transformados: evolución de las materias primas en materiales útiles.

Metales: Propiedades

• Dureza: resistencia que opone a ser rayado o penetrado.
• Elasticidad: capacidad de recobrar su forma y dimensiones originales al cesar la fuerza que provocaba la deformación.
• Tenacidad: capacidad para soportar golpes bruscos sin deformarse ni romperse. Su característica opuesta es la fragilidad.
• Maleabilidad: propiedad de ser transformado en finas láminas mediante presión.
• Ductilidad: propiedad de ser estirado en hilos.
• Resistencia mecánica: capacidad para resistir esfuerzos de tracción, compresión, torsión, cizalladura y flexión sin deformarse ni romperse.

Clasificación de los Metales

Metales Férricos

Contienen hierro. Los productos elaborados a partir del hierro son productos siderúrgicos.

Metales No Férricos

No contienen hierro. Metales pesados: cobre, plomo, estaño, cinc, níquel, cromo, mercurio o wolframio. Metales ligeros: aluminio o titanio. Metales ultraligeros: magnesio. Los metales usados por el hombre parten de minerales en acumulaciones naturales (yacimientos), su explotación en minas (subterráneas o a cielo abierto). Metales y aleaciones más usados son: cobre, bronce, latón (aleación de cobre y cinc), estaño, hojalata (chapa fina de hierro recubierta de estaño), cinc, aluminio, titanio, acero (aleación de hierro con un porcentaje en carbono inferior al 1,76%), fundiciones (aleación de hierro y carbono que contiene más del 2% de carbono).

Polímeros

Materiales formados por grandes moléculas que resultan de la unión repetitiva de unidades denominadas monómeros.

Clasificación de Polímeros

Polímeros Naturales

De origen vegetal o animal. Ej: ADN, las proteínas, el caucho, la celulosa, la queratina.

Polímeros de Transformación

Se obtienen por modificación química de polímeros naturales. Ej: el celuloide.

Polímeros Sintéticos

A partir de materias primas que no son polímeros. El primero fue la baquelita. Hoy son los más utilizados.

Se pueden clasificar en:

• Termoplásticos: al calentarse pasan a fase líquida sin sufrir transformaciones químicas, por lo que una vez que se han enfriado es posible volver a fundirlos y moldearlos de nuevo. Ej: polietileno, nylon, poliestireno, polipropileno.
• Termoestables: en caliente estos plásticos también tienen un aspecto fluido, pero cuando se enfrían las cadenas de polímeros crean una red tridimensional que da lugar a un material rígido y quebradizo que no puede volver a moldearse aunque se caliente. Estos plásticos no pueden reciclarse, pero soportan mejor temperaturas extremas. Ej: baquelita, poliuretano, silicona.

Más utilizados: polietileno de alta y baja densidad (PE), polipropileno (PP), policloruro de vinilo (PVC), poliuretanos, poliamidas, poliésteres, celuloide, siliconas.

Ventajas de los polímeros: económicos, livianos, versátiles, elaboración rápida y sencilla.

Desventajas de los polímeros: la mayor parte no son biodegradables y provienen del petróleo.

Composites

Constan de dos partes, una matriz que proporciona un medio continuo y un material discreto que se integra en la matriz y sirve de refuerzo. Los materiales reforzantes pueden estar en forma de fibras (fibra de vidrio, kevlar, mallas metálicas, fibra de carbono) o como partículas (grava, polvo cerámico). El adobe (arcilla y paja) es el composite más antiguo que conocemos. Los composites tipo sándwich (cristales de seguridad) o materiales multicapa (tetrabrick) alternan materiales de distintas propiedades.

Superconductores

En 1911, el físico holandés H. K. Onnes descubrió que a temperaturas de unos 3 K el mercurio conducía la electricidad sin oponer resistencia. En 1933, se descubrió que, además de conducir la electricidad sin disipar energía en forma de calor, los superconductores llegaban a repeler los campos magnéticos, lo que permite hacer flotar sobre ellos un imán. Hoy en día, existen materiales superconductores a temperaturas de 110-120 K. Dentro de sus aplicaciones se destacan los trenes de levitación magnética (Maglev) y los aparatos de resonancia magnética nuclear.

La Era del Silicio

La sílice es muy abundante, en forma de ópalo o cristales de cuarzo. Material utilizado en la fabricación de vidrios, porcelanas y cementos. Hoy en siliconas (polímeros) y en fibras ópticas. Material semiconductor, según las condiciones del entorno. Se usa en la fabricación de circuitos integrados para procesar.

Grafeno

Finos (espesor un átomo), flexibles, fuertes, muy conductibles, revolución del futuro. Es una monocapa de grafito. Descubrirlo fue una teoría, que decía que materiales formados por una monocapa de átomos serían inestables.