Marc Ayneto Materiales

Javier Pérez de Amézaga Tomás 28/10/09

Guille Artigas

EDAD DE PIEDRA (2,5 millones de años)

·Sílex

·Madera, huesos, pieles

·Cuarcita, Obsidiana

·Resinas

CERAMICAS (6000 aC)

·Terracotas

·Vidrio (4000 aC)

-Fibra de vidrio

·Gres, Porcelanas…

·Cementos

METALES

·Cobre (5000aC)

·Bronce (2000 aC)

·Hierro (1000 aC)

·Aceros ( 500 aC)

·Aluminio (1858)

POLÍMEROS (1839)

SEMICONDUCTORES (1960)

SUPERCONDUCTORES (1980)

CRONOLOGIA

Introducción:

A continuación presentamos una pequeña cronología, con los materiales y elementos

más importantes que se han utilizado desde la edad de piedra (2,5 millones de años atrás)

hasta la edad actual. Hemos hecho una clasificación general por Edad de Piedra, Cerámicas,

Metales y Polímeros. Además, por último, hemos añadido los materiales semiconductores y los

materiales superconductores.

• EDAD DE PIEDRA

-Ocurrió 2,5 millones de años atrás (en la prehistoria)

-Los humanos crean herramientas de piedra

-Se utilizaban otros materiales, como la madera, y pieles y restos de animales, como los

cuernos de los ciervos.

-Con la piedra hacían armas, como por ejemplo cuchillos, hachas, sierras, hoces, martillos,

puntas de flecha…

-SILEX: Una de las piedras más utilizadas fue el Sílex, un material que permitía laminarse

creando perfiles cortantes.

-También fue utilizado para encender el fuego, ya que el choque entre dos piedras

producía chispas.

- Aparte del Sílex, también se utilizaban materiales como la CUARCITA o la OBSIDIANA.

- Al principio, la piedra era utilizada con las manos, pero al ver que se hacían daño, comenzaron a

utilizar la madera como mango para las herramientas. Además, unían estos mangos a las

herramientas mediante fibras vegetales o RESINAS, que podían ser mezcladas con ceras.

• CERAMICAS

- Aparecen el 6000aC

-. Se cree que las primeras cerámicas aparecieron en la China.

- Nacieron por la necesidad de recoger lo que sobraba de las cosechas.

- Se utilizaban las manos para producir los objetos de cerámica, i los dejaban secar al aire para

endurecer-se.

-TERRACOTAS: La arcilla se moldeaba y se colocaba al horno a altas temperaturas para poderse

secar y endurecer.

- La Terracota se utilizaba per a realizar herramientas, esculturas y decoraciones

arquitectónicas.

-VIDRIO: Su composición principal es el Silicio, obtenido de fuentes como la arena, el pedernal

o el cuarzo. Los primeros objetos fabricados datan sobre el 4000aC, con collares y

complementos, pero sobre el 1500aC se comienzan a realizar objetos de vidrio per a almacenar

líquidos.

- El vidrio nació en Egipto y Mesopotamia.

- El vidrio fundido es maleable, y cuando está seco, es tallable.

- La manera de hacer vidrio es fundir el Silicio a temperaturas muy altas en un horno. Tiene una

buena resistencia al choque térmico y es un mal aislante térmico y eléctrico.

-FIBRA DE VIDRIO: Las primeras fibras de vidrio datan sobre el 2000aC y fueron utilizadas

inicialmente por los Egipcios y los Sirios. La forma que tiene es de fibras largas y muy delgadas,

y es muy utilizada actualmente en el campo de las telecomunicaciones. Sus propiedades

básicas son que no se deshace en contacto con sustancias acidas y soporta elevadas

condiciones térmicas.

-GRES, PORCELANAS: El gres empezó a utilizarse en el Siglo XII dC en Rin (Alemania), pero fue

en el siglo XIV cuando se extendió por Europa. La porcelana fue utilizada por primera vez en la

China entre los siglos VII y VIII.

-CEMENTOS: Nació en 1817 (aunque miles años atrás ya se utilizaban mezclas de

conglomerados) de la mano de Vicat (investigador). Es un conglomerante hidráulico formado

por arena o grava y que coge una consistencia pétrea al tener contacto con el agua. Se

endurece mucho, por lo que es muy utilizado en la construcción.

• METALES

Cobre (5000aC)

El cobre nativo, el primer metal usado por el hombre, era conocido por algunas de las más

antiguas civilizaciones de las que se tiene noticia. Además de poderse encontrar en distintos

minerales, se puede encontrar nativo, en la forma metálica, en algunos lugares.

CARACTERISTICAS Y APLICACIONES

El cobre es un metal de transición rojizo, que presenta una conductividad eléctrica y térmica

muy alta, sólo superada por la plata. Expuesto largamente al aire húmedo forma una capa

adherente e impermeable de carbonato básico de color verde, característico de sus sales,

denominada «cardenillo» («pátina» en el caso del bronce) que es venenoso.

Entre sus propiedades mecánicas destacan su excepcional capacidad de deformación y

ductilidad. En general sus propiedades mejoran con las bajas temperaturas.

La aplicación por excelencia del cobre es como material conductor (cable), al que se destina alrededor del 45% del consumo anual de cobre. Otros usos son:

Tubos de condensadores y fontanería. Electroimanes. Motores eléctricos.

Bronce (2000 aC)

Nombre con el que se denominan toda una serie de aleaciones metálicas que tienen como base el cobre y proporciones variables de estaño, pudiendo contener otros elementos como zinc, aluminio, antimonio, fósforo, etc... En la antigüedad el bronce se producía fundamentalmente añadiendo entre un 5 y un 10% de estaño.

También existen los bronces al aluminio y los bronces al silicio, pero no hay que confundirlo con la familia de los latones, que es una aleacion de cobre con diferentes proporciones de zinc.

CARACTERISTICAS Y APLICCIONES

Posee buenas propiedades a fricción por que se emplea en muchas ocasiones en elementos donde se ponen en contacto dos partes metálicas en movimiento.

·Hierro (1000 aC)

Este metal de transición es el cuarto elemento más abundante en la corteza terrestre entre los

metales, sólo el aluminio es más abundante. Igualmente es uno de los elementos más

importantes del Universo. Ha sido históricamente muy importante, y un periodo de la Historia

recibe el nombre de «Edad del Hierro».

CARACTERISTICAS Y APLICACIONES

Es un metal maleable, tenaz, de color gris plateado y presenta propiedades magnéticas; es ferromagnético a temperatura ambiente.Fundamentalmente se emplea en la producción de aceros, consistentes en aleaciones de hierro con otros elementos, tanto metálicos como no metálicos, que confieren distintas propiedades al material.

El hierro es el metal más usado. Es indispensable debido a su bajo precio y resistencia, especialmente en automóviles, barcos y componentes estructurales de edificios.

·Aceros ( 500 aC)

Se entiende por acero la aleación de hierro y carbono en la que el porcentaje de carbono no supera el 2% en peso[2]. Porcentajes mayores que el 2% de carbono dan lugar a las fundiciones y aleaciones con muy pequeña cantidad de carbono se denominan hierro dulce o simplemente hierro. Mediante ajustes en la composición y diversos tratamientos térmicos, químicos y mecánicos pueden conseguirse aceros con combinaciones de características adecuadas para infinidad de aplicaciones.

CARACTERISTICAS Y APLICACIONES

La densidad del acero (≈7.850 kg/m³) es algo menor que la del hierro, su principal

constituyente.

La dureza de los aceros varía entre aquélla del hierro y la que puede lograrse mediante

elementos de aleación y otros procedimientos entre los cuales quizá el más conocido sea el

temple,

El hierro, dado su carácter metálico es buen conductor de la electricidad no obstante su

conductividad eléctrica es la sexta parte de la del cobre y la cuarta parte de la del aluminio

Es el mayor inconveniente de los aceros ya que el hierro se oxida con suma facilidad

incrementando su volumen y provocando grietas superficiales que posibilitan el progreso de la

oxidación hasta que se consume la pieza por completo.

La dilatación del acero al incrementarse la temperatura no es, como se podrá imaginar, nada

excepcional, pero se da la circunstancia de que el valor de su coeficiente de dilatación es

prácticamente igual al del hormigón.

Se emplea de forma intensiva en numerosas aplicaciones como bienes de equipo (máquina-

herramienta), construcción, etc.

·Aluminio (1858)

Es el elemento metálico más abundante en la corteza terrestre.

Su ligereza, conductividad eléctrica, resistencia a la corrosión y bajo punto fusión le convierten

en un material idóneo para multitud de aplicaciones, especialmente en aeronáutica; sin

embargo, la elevada cantidad de energía necesaria para su obtención dificulta su mayor

utilización; dificultad que puede compensarse por su bajo coste de reciclado, su dilatada vida

útil y la estabilidad de su precio.

El aluminio puro es blando y frágil, pero sus aleaciones con pequeñas cantidades de cobre,

manganeso, silicio, magnesio y otros elementos presentan una gran variedad de características

adecuadas a las más diversas aplicaciones.

Cinc

El cinc es un metal, a veces clasificado como metal de transición

Las aleaciones de cinc se han utilizado durante siglos (se han encontrado en Palestina piezas de

latón datadas hacia 1000-1400 aC y en la antigua región de Transilvania han aparecido objetos

con contenidos de hasta el 87% de cinc)

CARACTERISTICAS Y APLICACIONES

Es un metal de color blanco azulado que arde en aire con llama verde azulada. El aire seco no

le ataca pero en presencia de humedad se forma una capa superficial de óxido o carbonato

básico que aísla al metal y lo protege de la corrosión.

El metal presenta una gran resistencia a la deformación plástica en frío que disminuye en

caliente,

La principal aplicación del cinc —cerca del 50% del consumo anual— es el galvanizado del

acero para protegerle de la corrosión, protección efectiva incluso cuando se agrieta el

recubrimiento ya que el cinc actúa como ánodo de sacrificio. También se utiliza mucho en el

campo de las Baterías.

• POLIMEROS

Los polímeros naturales, por ejemplo la lana, la seda, la celulosa etc., se han

empleado profusamente y han tenido mucha importancia a lo largo de la historia.

Sin embargo, hasta finales del siglo XIX no aparecieron los primeros polímeros

sintéticos, como por ejemplo el celuloide.

-1839: Caucho, Charles Goodyear convierte la goma en un material seco,

resistente y elástico.

-1846: Nitrato de celulosa, Christian Friedrich Schönbein sintetizó sin querer

ácido nítrico con el algodón, en presencia del ácido sulfúrico.

-1851: Ebonita, Handcock y Goodyear. Es un producto de caucho endurecido

resultante de añadir hasta un 50% de azufre al caucho.

-1855: Parkesita, Alexander Parker

-1863 o en 1868: Celuloide (celulosa + ácido nítrico), Jonh Wesley Hyatt en un

intento de descubrir un material apto para sustituir el marfil de las bolas de billar.

Observó que el resultado obtenido era un material muy duro, que se podía moldear,

así como añadir colorantes.

-1887: Nitrato de celulosa, Hilaire de Chardonnet descubrió la primera fibra

sintética.

-1897: Galatita o cuerno artificial, físicos alemanes descubrieron que si a la

caseína (proteína de la leche de vaca, que se manifiesta en forma de cuajada en la

fabricación del queso) se le añadía formol, se endurecía, pudiéndose moldear

fácilmente. El problema que tenía era que el endurecimiento resultaba algo lento,

tardando algunas semanas hasta, incluso, un año para objetos gruesos.

-1909: Baquelitan, Leo Hendrik Baekeland creó el primer polímero totalmente

sintético. Lo fabricó a partir de formaldehído y fenol.

-1909: Acetato de celulosa, Jonh Wesley Hyatt. Elemento con propiedades no

inflamables, famoso gracias a la fotografía.

-1911: Poliestireno (PS)

-1912: PVC.

-1928 Poliésteres, poliamidas, neopreno, Wallace Carothers, trabajando en la

empresa DuPont desde desarrolló un gran número de nuevos polímeros como por

ejemplo en Nylon.

-1930: Buna-S y Buna-N Los alemanes desarrollan dos tipos de caucho sintético

a partir del butadieno, un subproducto del petróleo.

-1930: Poli (cloruro de vinilo), el poliestireno, las poliolefinas y el

poli(metacrilato de metilo) durante esa década se consigue el desarrollo

industrial de los polímeros más importantes de nuestra actualidad.

-1936: Poli(metacrilato de metilo), Se lanzó al mercado el que es un vidrio

orgánico, transparente, ligero y fácil de moldear, su nombre comercial es Plexiglás.

-1937: Ellis, Ellis-Behnke. Este material es considerado como el padre de los

poliésteres insaturados. Es el resultado de la adición de monómeros insaturados a

poliésteres insaturados para reducir considerablemente el tiempo de reticulación y

polimerización.

-1950: Catalizadores de Ziegler-Natta Karl Ziegler y el italiano Giulio Natta

obtuvieron el Premio Nobel de Química en 1963.

-1950: Ácido poliglicólico, Norton Higgins patenta un proceso para producir un

plástico que puede degradarse lentamente de forma controlada en el cuerpo

humano.

-1951: Espuma rígida, laboratorios de la Basf A.G. (Alemania), se produce al

calentar el poliestireno dentro de un horno que contiene un agente de espumación

-1953: Polietileno, Ziegler

-1954: Polipropileno, Giulio Natta

-1963: Sutura sintética, Edward Schmitt y Rocco Polistina un plástico clave en la

ingeniería de tejidos.

-1971: Kevlar, Du pont

-2000: Catalizadores metalocénicos, fibras de alta resistencia, polímeros

conductores Alan J. Heeger, Alan G. MacDiarmid y Hideki Shirakawa

-SEMICONDUCTORS: Aparecieron en el 1960 y consisten en materiales que se comportan

como materiales conductores, pero a la vez como materiales aislantes, ya que tienen la

capacidad de modificar su conductividad. El semiconductor por excelencia es el Silicio (Si).

-SUPERCONDUCTORES: La superconductividad es esa propiedad que poseen algunos

materiales que les permite una conductividad libre de resistencia y sin pérdida de energía, bajo

una serie de condiciones. Ocurre en una gran variedad de materiales, como el estaño o el

aluminio, algunas aleaciones y algunos semiconductores fuertemente dopados. Aparecen en el

1980.