MATERIALES
Materiales de última generación
Ciencia de los Materiales
Integra
Informática
Física
Química
Biología
Medicina
Ingeniería
Estudia
Elementos de la Tabla Periódica
Composición
Fases
Microestructura
Sistemas de simulación por ordenador
Combinan átomos
Modifican estructuras moleculares
Extrapolan propiedades tecnológicas
Tipos
Nanomateriales
Nanotecnología
Nanómetros (nm)
Materiales inteligentes o multifuncionales
Responde reversible y controlablemente
Estímulos físicos y químicos
Clasificación
Materiales
Electroactivos y magnetoactivos
Fotoactivos
Con memoria de forma
Biomateriales y biomiméticos
Replican y mimetizan
Procesos y materiales biológicos
Orgánicos
Inorgánicos
Aplicaciones
Electrónica, Óptica, Telecomunicaciones,
Informácica, Investigación espacial
Metamateriales
Biomedicina
Tratar enfermedades
Energía
Dispositivos eficientes y menos contaminantes
Construcción
Composite
Otras industrias
Mejoran resultados
Fibras textiles y tejidos
Clasificación de las fibras textiles
Según su origen
Naturales
Vegetal
Animal
Mineral
Artificiales
Rayón
Caseína de la leche
Albúmina del maíz
Sintéticas
Síntesis química
Algodón
Fruto del algodonero
90% Celulosa
Clima semitropical
Estación seca
Humedad perjudica la fibra
Fibra
Blanca
Fácil de colorear
Resistente al desgaste
Producción abaratada
Mitad de la producción textil mundial
Aplicaciones
Industria textil
Productos
Cosméticos
Asépticos
Plásticos celulósicos
Lino
Tallo del lino
Producción ha disminuido
Obliga a abonar y cambiar el cultivo
Constituido por celulosa principalmente
Color
Fibras disueltas en agua
Blancas
Interperie
Grises
Se emplea en tejidos
Finos
De lencería
Propiedades
Fácil de blanquear
Frescos
Inalterables per se arrugan fácilmente
Lana
Pelo de mamíferos
Fibras de 35-350 mm
Queratina
Calidad
Depende de
Longitud
Uniformidad
Espesor
Finura
Animal
Parte del cuerpo
Obtención
Baño del ganado
Eliminar polvo y grasas
Esquileo
Propiedades
Color de blanco a negro
Gran elasticidad
Absorbe humedad
Uso industrial (siglo XVIII)
Seda
Baba o jugo viscoso de algunos gusanos
Coagula con el aire
Constituida por
Fibroína
Sericina
Madejas se lavan con agua jabonosa
Mayor suavidad
Eliminar sericina
Propiedades
Suavidad
Brillo
Tenacidad
Se aplican colorantes fácilmente
Poco conductora del calor
Tipos de tejidos
Fieltro
Mallas
Género de punto
Tejidos clásicos planos
Tafetán
Sarga
Raso o satén
Proceso de obtención de tejidos
Se obtiene la fibra
Se eliminan
Suciedad
Impurezas
Cardado y peinado
Estirar y disponerlas en paralelo
Al pasar las fibras por unas toberas
Se obtienen fibras sintéticas
Se obtienen los hilos
Manualmente
Enrollando y retorciendo las fibras
Huso
Máquinas
Cinta continua
Afinado -> mecha
Se retuerce y forma el hilo
Se obtienen los tejidos
Telar
Tejidos clásicos planos
Tricotadoras
Géneros de punto
Mallas
Teñido
Baño de colorantes
Duraderos
De origen mineral
Si tiene afinidad por el colorante
Se fija en la fibra
Si no tiene afinidad por el colorante
Mordientes
Se adhieren a la fibra
Retiene el color
Estampado
Imprimir dibujos en tejidos confeccionados
Método de cilindros
Tela pasa por
Tambores giratorios que sujetan cilindros grabadores
Cilindros pasan por cubeta con tinte
Plásticos
Compuestos de sustancias naturales o de compuestos orgánicos
Transformación química
Origen
Mineral
Vegetal
Animal
Propiedades
Elevada masa molecular y baja densidad
Aislantes
Térmicos
Eléctricos
Acústicos
Resistentes
Agentes químicos inorgánicos
Agua
Oxidación
Esfuerzos mecánicos
Conformados
Presión o calor
Estructura
Se parte de un monómero
Reacción química entre monómeros
Polímeros
Polimerización
Directa
Moléculas reaccionan
Catalizador
Policondensación
Cadenas de monómeros con más de dos grupos reactivos
Poliadición
Policondensación por etapas
No elimina compuestos
Características
Frágiles
20-30 monómeros
Blandos
100-1000 monómeros
Resistentes y flexibles
>1000 monómeros
Clasificación
Según su comportamiento frente al calor
Termoplásticos
Polimerización directa
Se reblandecen cuando se calientan
Se endurecen cuando se enfrían
Termoestables
Policondensación
El calor los endurecen para siempre
Según las materias primas empleadas
Origen natural
Termoestables
Sintéticos
Termoestables
Termoplásticos
Plásticos de origen natural
Celofán
Celuloide
Galalita
Gomas
Blandas
Duras
Caucho sintético
Plásticos sintéticos termoestables
Resinas de urea-formaldehído
Resinas de melamina
Resinas fenólicas
Baquelita
Resinas epoxídicas
Resinas de poliéster
Poliuretanos
Plásticos sintéticos termoplásticos
PVC
Poliestireno
Polietileno
Polimetacrilato
Poliamidas
Elastómeros
Caucho sintético
Policloropreno
Neopreno
Papel
Viene de la celulosa de la pulpa de la madera
Producción de pasta de papel
Pasta mecánica
Obtención
Cortado
Triturado
Blanqueado
Batido
Extracción del agua y secado
Propiedades
Rendimiento elevado
Baja calidad
Pasta semiquímica
Se añaden productos químicos en pequeñas cantidades
Obtención
Desmenuzado
Cocción controlada
Similar a la pasta mecánica
Menor rendimiento
Pasta química
Cocción y presión intensa
Métodos
Licor ácido
-Bisulfitos de calcio,sodio,magnesio
-Anhídrido sulfuroso
Eliminar la lignina
Productos corrosivos
Depósitos resistentes
Materia prima
Madera de abeto
Licor alcalino
Método al sulfito neutro de sodio
Igual que el licor ácido
Menos corrosivo y contaminante
Fibras no leñosas
Sosa
Método kraft
Menos conteminante que el método al bisulfito
Maderas o vegetales no leñosos
Fabricación del papel
Proceso de refino
Las fibras de celulosa
Se desmenuzan
Se añaden pigmentos, colorantes y colas
Papel opaco e impermeable
Proceso de fabricación
Tamizado
Prensado
Secado
Satinado
Tipos de papel
Según se gramaje
Cartón
>400 g/m2
Cartulina
150-400 g/m2
Papel
<150 g/m2
Más conocidos
Papel para escritura
Papel alisado para impresión
Papel satinado para impresión
Papel manila
Papel de barba
Papel moneda
Papel de fotografía
Se presenta
Rollos de papel continuo
Formatos superiores a la norma DIN
Madera
Tipos
Componentes
Celulosa
Lignina
Resinas
Taninos
Almidón
Alcanfor
Agua
Según el grado de humedad
Maderas verdes
33%
Maderas desecadas de forma natural
12%
Maderas secas
3%
Según su dureza
Maderas blandas
Hoja perenne en forma de aguja
Grandes bosques en zonas frías
Maderas duras
Frondosas de hojas anchas
Climas diversos
Estructura
Duramen
Parte interna
Consistencia dura
Color oscuro
Albura
Zona de crecimiento
Anillos
Proceso de obtención
Tala o apeo de árboles
Sierras mecánicas
Separación y transporte
Ramas y hojas
Aserradero
Descortezado
Troceado
Despiece
Secado
Soportan bien
Esfuerzos
Tracción
Compresión
Flexión
Vulnerables
Esfuerzos transversales
Aplicaciones
Gran resistencia física
Puertas
Ventanas
Marcos
Muebles
Dibujos vistosos
Muebles
Carpintería interior
Exóticas
Muebles de lujo
Esculturas
instrumentos musicales
Derivados
Contrachapado
Planchas de madera
Unidas por cola resistente al agua
Forman ángulo recto
Se evita la tendencia al alabeo
Flexible y poco hendible
Aglomerado
Virutas de madera + Resinas adhesivas
Obtención
Descortezado
Triturado
Secado
Mezclado
Prensado y secado
Acabado
Prensado o táblex
Pulpa de madera
Altas presiones
Humedad lo deshace
Estructura de armazones
DM
Aglomerado con fibras de madera
Se trabaja igual que la madera maciza
Se pude pintar, barnizar o lacar
Ventajas
Eliminan nudos y grietas
Más baratos
Inconvenientes
Soportan peor los esfuerzos de flexión
Menor apariencia estética
No pueden estar en el exterior
No pueden entrar en contacto con la humedad
Materiales cerámicos
Piedra para la construcción
Rocas
Partículas minerales de dimensiones y formas indeterminadas
Rocas ígneas o eruptivas
Formadas por
Silicatos
Aluminio
Hierro
Calcio
Magnesio
Sodio
Potasio
Formadas por enfriamiento del magma
Tipos
Estructura cristalina
Más conocidas
Granito
Formado por
Cuarzo
Feldespato
Mica
Diferentes colores
Usos
Construcción
Fabricación de hormigón
Gabro
Diorita
Características
Muy duras
Resistentes a la interperie
Soportan esfuerzos de compresión
Estructura vítrea
Basalto
Poco resistente a agentes atmosféricos
Soluble en agua carbonatada
No se emplea en construcción
Liparita
Piedra pómez
Rocas sedimentarias
Formadas por sedimentos
Cantos rodados
Gravas
Arenas
Arcillas
Limos
Materia orgánica
Rocas silíceas
Formadas por arenas y gravas
Arenisca->más utilizada
Rocas calizas
Calcita
CaCO3
Resiste la compresión
Utilizado en construcción
Yeso
Rocas arcillosas
Vienen de depósitos sedimentarios de rocas ígneas
Formadas por silicatos de aluminio
Caolín
Rocas metamórficas
Transformaciones en la estructura cristalina
Pizarra
Formada por arcilla y esquistos
Se exfolia en láminas
Fabricación de techos
Mármol
Carbonato de calcio
Admite el pulimento
Piedra ornamental
Arcillas y derivados
Compuests por silicatos de aluminio hidratados
Forman laminillas cristalinas microscópicas
Combinación
Arcilla común
Caolín
Sílice
Feldespato
Proceso de obtención
Preparación de las materias primas
Moldeado
Secado
Cocción
Almacenaje
Productos comerciales cerámicos
Ladrillos y tejas
Arcilla pesada
La calidad depende de las impurezas de la materia prima
Se cuece a 900-1200ºC
Ladrillos huecos y paredes delgadas
Azulejos y pavimentos cerámicos
Mezcla de arcillas especiales
Se obtiene la galleta o soporte cerámico
Se vierte barniz coloreado -> admite el serigrafiado
Se cuece y almacena
Porcelana y loza
Mezcla
Caolín
Arcillas blancas
Sílice
Feldespato
Porcelana
Se vitrifica la masa
Loza
Se vitrifica la capa externa
Cocción
Sufren contracciones
Se deforman
Usos
Doméstico
Industrial
Materiales refractorios
Formado por arcillas refractarias
Temperaturas
1400-1600ºC
Ladrillos ordinarios
>1600ºC
Arcillas silíceas
Enfermedades profesionales
Neumoconiosis
Silicosis
Síntomas
Tos
Expectoración
Fatiga
Descompensación cardíaca
Cementos
Propiedades adhesivas
Unir partes o piezas
Proceso de obtención
Aglomerantes hidráulicos
Mezcla
Caliza
Arcilla
Otras sustancias
Construcción
Agua
Ganan plasticidad
Sin agua
Fraguan y se endurecen
Cemento natural
Calcinación de margas naturales
Horno vertical
Economía de costes
Sencillez de instalaciones
Cemento Portland
Cocción 3:1
Piedra caliza
Arcilla
Otros minerales
Vía seca
Operaciones previas
Secado previo
Elimina humedad
Gases del horno de calcinación
Molienda
Fragmentos <10cm
Dosificación
Proporción adecuada
Fabricación del clínquer
Hornos >120m
Mezcla en horno
Fenómenos físicos y químicos
Secado
Deshidratación de la arcilla
Descarbonatación
Clinquerización
Molienda y acabado
Clínquer enfriado
Se homogeneiza y almacena
Tipos y usos
Cemento Portland y variantes
Preparar hormigón o concreto
Cemento natural
Cemento básico
Cemento siderúrgico
Resistente a aguas agresivas
Fraguado
Menos calor
Elevada alcanilidad
Cemento puzolánico
Climas cálidos
Cemento compuesto
Cemento Portland + Otros componentes
Cemento aluminoso
50-60% Aluminio
Derivados
Hormigón
Mezcla
Cemento
Impermeabilidad
Resistencia mecánica
Provoca grietas
Arena y grava
Áridos
Grietas en superficie
Superficie áspera + resistente
Agua
No potable
Buen fraguado
Proporciones variables
Hormigón armado
Mezcla
Hormigón fresco
Compresión
Superior
Tracción
Armadura de varillas o barras
Tracción
Inferior
Tracción
Obtención
Encofrado o molde
Se introduce la armadura con hormigón
Hormigón pretensado
Esfuerzos de tracción grandes
Tensión de las barras
Evitar dilataciones
Pretensado
Postensado
Tecnología complicada
proceso de atirantado
Menor coeficiente económico-resistente
Fibrocemento
Mezcla
Cemento
Fibras
Fabricación económica
Placas lisas u onduladas
Amianto
Asbestosis
Sustituido por dibras de celulosa o de vidrio
Materiales compuestos
Formado
Cemento
Materiales cerámicos o pétreos
Mejores propiedades mecánicas
Recuperan restos industriales
Usos
Pavimentos
Suelos
Techos
Paredes
Vidrio
Fusión de componentes
Arena
Resistencia mecánica
Alto punto de fusión: 1723 ºC
Caliza
Estabilizador
Sosa
Fundente
Rebaja la temperatura de fusión -> 852 ºC
Otros componentes
Óxidos
Bórax
Colorantes
Vidrio triturado
Tipos
Vidrio hueco
Aplicaciones
Recipientes
Formado por
73% Sílice
16% Sosa
9% Cal
2% Otros componentes
Soplado
Artesanal
Introduce caña de soplar
Masa de vidrio fundido
Se sopla
Burbuja de vidrio
Rotación y balanceo
Da forma a la burbuja
Recorte del vidrio y enfriamiento
Rendimiento bajo
Automático
Cantidad necesaria
Molde
Máquinas sopladoras
Se enfría
Abre el molde
Se extrae
2000 piezas/hora
Vidrio plano
Fabricar
Vidrios de ventana
Espejos
Formado por
72% Sílice
14% Sosa
9% Cal
Aditivos
Flotación
Hornos de cuba, crisol o eléctricos
Dosificación
Mezcla
Fusión
Vidrio fundido
Se extrae
Garganta
Lámina
Lámina
Baño de estaño fundido
Diferencia de densidad
Flota el vidrio
Rodillos
Arrastran la lámina
Recocido
Túnel de temperatura decreciente
Estirado
Vertical
Horizontal
Vidrio colado
Láminas con diferentes texturas
Métodos
Colada
Vidrio fundido
Cubeta giratoria
Se vierte en una mesa de colada
Rodillo laminador refrigerado
Separación del rodillo con la mesa
Espesor de la lámina
Laminado
Se almacena en una cubeta
Dos rodillos laminadores refrigerados
Pueden estar grabados
Marcar huella
Aplicaciones
Suelos
Planchas de mesa
Placas de laboratorio
Vidrios ornamentales
Vidrio prensado
Vidrio fundido
Molde
Se comprime con una estampa de contramolde
Aplicaciones
Artículos de gruesas paredes
Ladrillos
Vidrieras
Baldosas
Objetos de decoración
Fibra de vidrio
Extrusión del vidrio
Hileras de diámetro <0,1mm
Hilos se deshilachan
Vapor recalentado
Rodillos
Dan mayor resistencia
Se someten a ligera torsión
Se enrollan en bobinas
Propiedades
Aislante térmico y acústico
Incombustible e inerte ante ácidos
Resistente a la tracción
Gran maleabilidad
Fabricar
Fibra óptica
Derivados
Vidrio de ventana
Viene del vidrio plano
Incoloro o coloreado
Diferentes espesores
2-19 mm
Muy duro
Transparente a la luz visible
No a la ultravioleta
Baja resistencia a la tracción
Buen aislante acústico
Resistente
Agentes atmosféricos
Ácidos
Álcalis
Vulnerable
Derivados del flúor
Vidrio armado
Vidrio colado + malla metálica
Evita que se dispersen fragmentos en rotura
Protector contra fuego
Vidrio antifuego
Soporta altas temperaturas
Sustituto del vidrio armado
Cerramientos
Mamparas
Cortafuegos
Vidrio borosilicatado
Incorpora boro
1/3 del coeficiente de dilatación normal
Soporta choques térmicos bruscos
Usos
Equipos de laboratorio
Menaje de cocina
Vajillas
Iluminación
Vidrio templado
Calentando vidrio plano
Enfriándolo rápidamente
Aumenta resistencia estructural y de impacto
Elástico
Coeficiente de dilatación muy bajo
Usos
Vidrio de seguridad
Construcciones
Vidrio laminado
Dos o más láminas de vidrio plano
Resistencia depende del grosor
Uso -> Vidrio de seguridad
Vidrio antirreflectante
Vidrio plano
Capa dura y resistente que evita la reflexión
No pierde transparencia
Lunas
Escaparates
Vitrinas
Cuadros