ENLACES COVALENTES

Un enlace covalente está formado por átomos que comparten electrones entre sí, estos átomos regularmente se caracterizan por ser en su mayoría no metálicos Y tener muchos electrones de valencia, sin embargo para que se formen los enlaces covalentes los átomos deben organizarse, para mantener una relación direccional fija entre los enlaces.

Los materiales que presentan esta clase de enlace tienen muy mala conductividad eléctrica y termina y muy poca ductilidad; así que si lo que se desea es generar corriente por medio de sus electrones primero se debe romper el enlace, lo que requiere de altas temperaturas y voltajes.

Átomos de cloro que generan un enlace covalente y forman una molécula:

Figuras1.1; 1.2 exportadas de http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/enlaces/covalente.htm

Figura 2.1 exportada de http://www.upbc.edu.mx/im/Resistencias%20y%20Tecnologia%20de %20los%20Materiales/Lecturas/Ciencia%20e%20Ingenieria%20de%20los%20Materiales%20-

%20Donald%20Askeland%20-%203edicion.pdf

ENLACE METALICO:

También conocido como modelo de la nube o del mar de electrones, se caracterizan por tener una electronegatividad baja, poseer pocos electrones en su última capa que por lo general solo son 3. Básicamente en el proceso de generar el enlace metálico estos átomos se agrupan con el fin de perder los electrones en su último nivel para volverse iones positivos. Los iones positivos se organizan para formar una red metálica mientras que los electrones de valencia forman una nube alrededor de esta red en la que se pueden desplazar con total liberta, de esta manera cada ion agrupado queda unido mediante la nube formada por la carga negativa de los electros de valencia desprendidos de su ultimo nivel; por esta razón es que son muy buenos conductores eléctricos y térmicos además tienen alta maleabilidad y ductilidad, así que si lo que se desea es que a través de él fluya corriente se necesita una muy baja influencia de un voltaje aplicado.

Figura 3.1 exportada de http://www.upbc.edu.mx/im/Resistencias%20y%20Tecnologia%20de%20los%20Materiales/Lecturas/Ciencia%20e%20Ingenieria%20de%20los%20Materiales%20-

%20Donald%20Askeland%20-%203edicion.pdf

Características técnicas del grafito

Dureza: 1-2

Densidad: 2.2

Compuesto químico: carbono puro

Temperatura de ebullición: 3800k

Tiene bajo coeficiente de fricción fig 4.1

exportada de http://www.quimitube.com/videos/propiedades-de-las-redes-covalentes-estructuras-del-diamante-y-del-grafito

Es conductor

Las estructuras del grafito está formada por capas planas de átomos de carbono con hibridación sp2, formando cristales hexagonales, sin embargo debido a que la distancia entre estas capas es de 0.35mm sus enlaces son muy débiles lo que genera que el grafito sea exfoliable, cabe agregar que el grafito es un material altamente resistivo al calor

Características técnicas del diamante

Dureza: 10

Densidad: 3,51 a 3,53

Compuestos químicos: carbono puro

Temperatura de ebullición: 3823 k

No conducefig 4.2 exportada de

http://www.quimitube.com/videos/propiedades-de-las-redes-covalentes-estructuras-del-diamante-y-del-grafito

El diamante al igual que el grafito es un compuesto de carbono puro pero con hibridación sp3, contiene átomos que se organizan en geometrías tetraédricas y que tienen una distancia de separación de 0.154nm, cada carbono de estos vértices hace parte de otro tetraedro como átomo central por lo que el cristal en sí, puede considerarse como una sola molécula; debido a que su distancia entre átomos vecinos es tan corta su dureza es de las mejores de los materiales y por ser un enlace covalente su punto de ebullición es bastante alto por lo que se puede exponer a grandes temperaturas.

Que los hace tan diferente?

Desde nuestro punto de vista lo que los hace tan diferente radica en la forma en que sus átomos de carbono están organizados y la distancia que existe entre ambos, ya que el grafito por su parte tiene un enlace covalente menos fuerte que el de diamante, donde su diferencia de distancias entre cada enlace es de 0,35 mm para el grafito y 0.154 nm para el diamante; Por lo que el grafito es exfoliante y se encuentra en capas de enlaces de átomos de carbono en forma hexagonal es decir tiene mucho menos dureza como el diamante que por su parte comparte de cada enlace un átomo con el otro lo que lo hace más firme, no es nada exfoliante y posee propiedades de durezas excelente convirtiéndolo en uno de los materiales más fuertes, además debido a que compartes átomos entre sus enlaces se considera una solo molécula cristalina que genera un aspecto llamativo al ojo humano lo que lo convierte en una piedra preciosa contrario al grafito que es opaco y menos denso.

8.

Propiedad Especificación Dureza del material para no ser rayado por

materiales intermediosTenacidad para no ser fracturado al

someterse a un impactoResistencia a altas temperaturas

Al ser un brazo robótico para manipular un electrodo debe soportar grandes temperaturas ya que las reacciones que genera la soldadura podrían llevar a que el material se deforme.

material que no se corroa con el óxido

para que no dificulte el movimiento de los servomotores

ser un material no tan denso (liviano)

que sea fácil de manipular

Internamente un material aislante

debe considerarse un material que aislé el cableado que genera el paso de corriente al soldador y a los servomotores; sin embargo si el electrodo es un componente del brazo el material para este componente debe ser conductor

En la base material denso y aislante

que permita darle estabilidad al diseño completo y soporte los

esfuerzo generados por el brazo robótico y a su vez debe ser un material capas de disipar el calor internamente

8.b

Teniendo en cuenta las propiedad expuestas anteriormente a la hora de crear un brazo robótico y basados en un criterio técnico sobre los diferentes clases de enlaces hemos decido que el material más acorde para el brazo robótico de soldador será un polímero de fibra de carbono ya que en primera instancia presenta un enlace covalente bastante fuerte debido a que los enlaces que contiene carbono por lo regular gracias a sus características son enlaces covalentes bastantes resistentes, además investigando sobre la fibra de carbono podemos observar que son materiales termoestables es decir materiales polímeros reforzados para aguantar grandes temperaturas y mejoras algunas de sus propiedades mecánicas, por esto mismo es considerado un aislante térmico, con buena dureza que permite no ser rayado y con mayor resistencia a la tracción que el acero, casi tres veces mejor, además mucho más ligero que muchos materiales debido a que su densidad en del orden de los 1,75 a los 7,9 máximo lo que permite el fácil movimiento y desplazamiento del brazo, cabe agregar que una fibra de carbono expuesta a cualquier ambiente no se corroe ni se modifica en su estructura.

Para la base se especifica emplear un acero que es mucho más denso que la fibra de carbono y de la estabilidad necesaria sobre el suelo al brazo

10.

Los nano materiales son partículas con dimensiones en la escala de un nanómetro, caracterizados por que son pequeños, duros, ligeros y muy duraderos, para su estudio se necesitan nuevas herramientas como microscopios de barrido de efecto túnel y microscopios de fuerza atómica, además para simplificar el estudio de estos nanomateriales se pueden subdividir en: nano partículas, nano capas y nano compuestos. Por otro lado a pesar de que los nanomateriales tienes subdivisiones también existen diferentes tipos de nanomateriales;

Nano compuesto:son materiales creados con un bajo porcentaje de nanopartículas en un material base llamado matriz, un ejemplo claro son los nanopolímeros quienes se usan para recubrir grietas en los mismos polímeros

Las nanopartículas: Se caracterizan por su mayor dureza menor peso y su nivel tan alto de conductividad

NanotubosEn sus propiedades eléctricas puede comportarse como un semiconductor hasta ser un

superconductor según su tratamiento, en las propiedades mecánicas por su lado tiene gran resistencia y dureza y frente a las deformaciones es capaz de mantenerse en un límite elástico es decir que puede deformarse pero regresa a su forma original

Superficies nanomoduladas:Son las superficies de nano partículas organizas o en forma de capas, entre otra variedades de nanomateriales.

Sus aplicaciones están en casi todas las cosas, las más comunes se son:

en la nano electrónica por su capacidades conductivas se pueden utilizar para crear nuevos sensores, en la aeronáutica por ser un material ligero, las nanopartículas y los nanopolvos pueden emplearse en la creación de células solares, liberación de fármacos para inhalación, recubrimientos para implantes, tratamientos para el cáncer, entre otros.

En la ingeniería como tal las aplicaciones son muchas algunas de ellas se encuentran en la liberación de herbicidas y pesticidas controlados, en polímeros compuestos reforzados, en vidrios autolimpiables y en tintas magnéticas y conductoras.

fig 5.1 exportado de http://cocheseco.com/cursos-de-nanotecnologia/

En un estudio realizado por el español Fernando palacio parada en el 2011 de la recopilación de datos de la nacnotegnolia se especifica que aún se hacen avances en láminas delgadas que permitan fabricar pieles artificiales, telas y ropa inteligente

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/enlaces/metalico.htm

http://www.upbc.edu.mx/im/Resistencias%20y%20Tecnologia%20de%20los%20Materiales/Lecturas/Ciencia%20e%20Ingenieria%20de%20los%20Materiales%20-%20Donald%20Askeland%20-%203edicion.pdf

http://es.slideshare.net/cmc11121cgrupo8/los-nanomateriales

http://www.phantomsnet.net/Resources/files/Nanomateriales_alta.pdf