u8. De l'edat de pedra a la nanotecnologia

UNITAT 8DE L'EDAT DE PEDRA A LA NANOTECNOLOGIA

Ciències per al món contemporani 1r Batxillerat

Jose Sanahuja

Ciències per al món contemporani 1r Batxillerat U8. DE L'EDAT DE PEDRA A LA NANOTECNOLOGIAINTRODUCCIÓ

Jose Sanahuja

● La humanitat i l'ús dels materials

● Els materials més usats

● Nanotecnologia

Ciències per al món contemporani 1r Batxillerat

HUMANITAT I ÚS MATERIALS

Jose Sanahuja

●Les tècniques de prospecció i d'exploració antigues es basaven en l'exploració visual del terreny. Avui s'utilitza mètodes més sofisticats:

● Les variacions locals del camp magnètic terrestre ocasiona-des pels materials dels subsòl.

● Mesuraments de les diferències de conductivitat elèctrica de les roques.

● Recopilació sistemàtica de dades de camp.● Utilització de senyals elèctrics d'alta freqüència.● Ús de magnetòmetres discriminadors de flux en prospecció

aèria.● Tècniques de ressonància nuclear en prospecció aèria, mit-

jançant satèl·lits i infrarojos.

Ciències per al món contemporani 1r Batxillerat U8. DE L'EDAT DE PEDRA A LA NANOTECNOLOGIA

HUMANITAT I ÚS MATERIALS

Jose Sanahuja

●Producció de materials● Les matèries primeres s'obtenen de les mines. Per explo-

tar-los, s'arrenquen de la terra i se separen dels materials no desitjables.

● El mineral objecte d'extracció d'extracció s'anomena mena i el mineral rebutjable s'anomena ganga.

● Quan el mineral es troba a poca profunditat e sol obtenir en mines a cel obert. Quan es troba a una certa profunditat, l'extracció es porta a terme construint pous i galeries.

● Els productes semielaborats produïts a les fàbriques se-gueixen les següents etapes:● Primera etapa: s'esclafen els materials fins fondre'ls.● Segona etapa: es dóna forma al material i es refreda fins so-

lidificar-se (xapa, vareta, fil, lingot).


ELS MATERIALS MÉS USATS

Jose Sanahuja

●Classificació dels materials metàl·lics.


Tipus Exemples Propietats Aplicacions

Ferrosos

Fosa de ferro Gran resistència mecànica. Ferro i petites quantitats de C i Si. Motors, rodaments i tubs

Acers Resistància, rigidesa i durada. (Aliatge de Fe i C) Grans estrucutures

Acers inoxidables

Resisteix la corrosió. Aliatge de Fe i C i petites quantitats de Cr, Ni, Mo i Mn. Estris de cuina

No ferrosos

Alumini Lleuger, tou i resistent Indústria aeronàutica

Coure Elevada conductivitat i dúctil Cable elèctric

Magnesi Bastant resistent i més lleuger que l'Al Formar aliatges amb l'alumini

Níquel Mal·lable, dúctil i resistent a la corrosió Fabricació d'acer inoxidable

Plom Resisteix atac d'àcids, dúctil, protectors de raigs X i tòxic Bateries de vehicles

Titani Resistent com l'acer, però més lleuger, resisteix corrosió, però car

Tecnologia aerospacial i pròtesis

Tàntal Conductor elèctric, dúctil i resistent. (S'obté del mineral coltán) Mòbils i ordinadors

Zinc Resisteix corrosió Fabricació bateries

Silici Semiconductor i abundant Equips electrònics


Jose Sanahuja

●La corrosió dels metalls.● És una corrosió electroquímica, on hi ha un inter-

canvi d'electrons en les reaccions químiques, que als metalls es produeixen molt fàcilment perquè els elec-trons s'hi mouen en gran llibertat.

● Els metalls s'obtenen afegint una gran quantitat d'e-nergia a material compostos naturals. Això fa que els metalls obtinguts tinguin més energia interna que els materials compostos dels quals es van extraure. Per això hi ha tendència espontània a la corrosió a tor-nar a estats de menor energia.

● Per evitar grans pèrdues econòmiques i riscos de segu-retat a les construccions, s'utilitza aliatges resistents a la corrosió o la tècnica de recobriment mitjançant pintures protectores i la galvanització de l'acer.



Jose Sanahuja

●Classificació dels polímers. Estan constituïts per la unió de moltes molècules petites anomenades monòmers i formen cadenes enormes amb moltes formes.


Tipus Exemples i origen Propietats Aplicacions

Plàstics

Termoplàstics (si s'escalfa pots canviar la forma de manera permanent, es pot repetir el

procès) Barats, lleugers, bon aïllant elèctric, però no

són biodegradables

Equips elèctricsPlàstics termoestables (obté

la forma permanent d'una reacció químicano es pot fondre

perquè es degrada)

Fibres sintètiques

Niló, perló i draló (s'obtenen de carbó, quitrà, amoníac i petroli)

Elàstiques, lleugers i molt resistents al desgast i àcids

Teixits

Cautxú sintètic

S'obté a partir d'hidrocarburs, però els primers cautxús eren

d'origen natural

És elastòmer (en deformar-se recupera la forma). Elàstic, alta flexibilitat, resistent a

l'esquinçada i l'abrasió, hidròfob,

aíllant tèrmic i elèctric

Pilotes de golf, calçat,

articles impermeable, pneumàtics


Jose Sanahuja


Tipus Origen Propietats Aplicacions

Vidre

S'obté per la fusió a uns 1.500 ºC de sorra de silici, carbonat sòdic

i carbonat càlcic

Gran resistència a l'atac d'agents químics, aïllant elèctric i té una

gran transparència a llum visible

Edificis, vehicles i fibres òptiques

Paper A partir de pasta de paper Resistent

Fabricació de mocadors,

tovallons, paper higiènic, embolcalls

i caixes

Materials ceràmics

Són sòlids inorgànics, mo metàl·lics, fabricats mitjançant tractament tèrmic. Les matèries

primeres utilitzats són: argiles, feldspats, quars, colorants i desgreixadors.

Gran resisitència tèrmica i mecànica,

resistència a la corrosió, bon

aïllants tèrmics i elèctrics

Indústria aeroespacial,

medicina (ossos), optoelectrònica (fibres de vidre i condensadors) i energia nuclear

(cel·les de combustible)

NANOTECNOLOGIA

Jose Sanahuja

●És el conjunt de tècniques que permeten exercir l'enginyeria a nivell molecular.

●Els components que es manipulen són els àtoms i molècules que constitueixen la matèria.

●Permet crear estructures atòmiques artificials amb una regularitat geomètrica perfecta i sense impureses i amb propietats molt interessants.

●La primera nanotecnologia va ser la magnetoresistència gegant que s'aplica en la fabricació de discs durs d'ordinadors multiplicant la seva capacitat d'emmagatzematge.

●Aplicacions:● Electrostàtica en pintura sobre components d'automòbil.● Apantallament antiestàtic de les ales dels avions.● Conductors transparents per a pantalles flexibles.● Cremes de protecció solar i ulleres.


NANOTECNOLOGIA

Jose Sanahuja

●Nanotubs de carboni● Propietats:

● Serveixen com a aïllants, semiconductors, conductors i superconduc-tors.

● Tenen una gran elasticitat en la direcció de l'eix.● Tenen una alta conductivitat tèrmica en la direcció de l'eix.● Són molt durs amb una resistència mecànica més alta que l'acer.● Tenen una gran capacitat d'emissió d'electrons.● Tenen un gran angle de visió.● Són químicament inerts i biològicament compatibles.

● Mètodes de fabricació:● 1r) Fem saltar una guspira elèctrica entre dues barres de grafit, el

carboni es converteix en plasma i una pressió adient el carboni fos es condensa en forma de nanotubs.

● 2n) Bombardegem amb làser una barra de grafit, es fon el carboni i després es condensa.


NANOTECNOLOGIA

Jose Sanahuja

●Nanotubs de carboni


NANOTECNOLOGIA

Jose Sanahuja

●Aplicacions a la medicina● Construcció de biosensors, biomaterials i bioxips que s'implan-

taran en el cos humà, podran alliberar fàrmacs selectius en lloc determinats i permetre la reparació dels teixits danyats. Exem-ple: eliminar les cèl·lules cancerígenes sense danyar les cèl·lules contigües.

● Síntesi de molècules complexes bàsiques per a la vida. Aquest procés es fa àtom per àtom i de manera controlada.

●Aplicació a l'energia solar● El nano-flakes doblarà el rendiment dels panells solars.● Obtenció de pintures amb capacitat per generar electricitat a partir

d'energia solar.

●Aplicació tèxtil● Teixits intel·ligents que canvien de color segons l'entorn, es fan

més transpirables quan detecten la suor, canvien la seva estruc-tura per suportar temperatures extremes.


NANOTECNOLOGIA

Jose Sanahuja


Injecció directa de subs-tàncies sobre una cèl·lula

El nano-flakes

Teixits capaços de canviar de color, emetre i rebre ones de ràdio, o actuar com un teclat.

NANOTECNOLOGIA

Jose Sanahuja


Metaflex és el nom d'un material dissenyat per científics de la Universitat de St Andrews (Regne Unit). És un material artificial que presenta propietats electromagnètiques inusuals, propietats que procedei-xen de l'estructura dissenyada i no de la seva composició. Corba i canalitza la llum per convertir en in-visibles els objectes

u8. De l'edat de pedra a la nanotecnologia

Documents

Transcript of u8. De l'edat de pedra a la nanotecnologia