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New Materials

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  1. 1. NUEVASNECESIDADES,NUEVOSMATERIALESAutora: Marta García T.
  2. 2. A ver qué sabes antes de empezar…1. Nombra periodos de la historia y la prehistoria con nombres de materiales. ¿En quéépoca con nombre de materiales crees que vivimos ahora?2. ¿Qué material crees que es imprescindible en nuestra vida diaria?.3. ¿Cuáles crees que han sido los avances técnicos que nos han permitido crearmateriales sintéticos, es decir, «inventar» nuevos materiales?4. Explica esta frase: «En el origen del Universo se encuentra el origen de todos losmateriales conocidos».5. ¿En qué se diferencian elementos químicos, compuestos y mezclas?6. Indica los componentes de estos materiales formados por mezclas homogéneas oaleaciones: bronce, latón, oro nórdico, acero.7. Indica algunos problemas ambientales asociados a la producción de materiales, sutransporte y utilización.8. Explica qué es el reciclaje. ¿Qué sabes del reciclaje del papel, vidrio, plástico y laspilas?9. ¿Qué son los nanomateriales? ¿Cuáles son sus dimensiones?10. ¿Qué es la nanotecnología?Autora: Marta García T.
  3. 3. LOS PRIMEROS MATERIALES….Autora: Marta García T.
  4. 4. DEFINITIONS• Material is anything madeof matter, constituted ofone or more substances.• A Raw Material is thebasic material from which aproduct is manufactured ormade.Autora: Marta García T.
  5. 5. PROPERTIES OF MATERIALS• Thermal Properties.• Optical Properties.• Sensorial Properties.• Electromagnetic Properties.• Mechanical Properties.• Chemical Properties.Autora: Marta García T.
  6. 6. MATERIALS CLASSIFICATION• Metals• Ceramics• Polymers• Composite materials• Biomaterials• Nanomaterials• SemiconductorsAutora: Marta García T.
  7. 7. METALSAutora: Marta García T.
  8. 8. • A metal is an element, compound, or alloy that:▫ Is a good conductor of both electricity and heat.▫ Is usually malleable and shiny.• Of all the known elements, about 75% are metals.• Pure metals / Alloys.Autora: Marta García T.
  9. 9. Metals Extraction• Metals are often extracted from the Earth by means ofmining, resulting in ores that are relatively richsources of the requisite elements.• Once the ore is mined, the metals must be extracted byreduction, using whether heat or electricity:- Pyrometallurgy.- Electrolysis.Fe2 O3 Fe Removal of oxygen = reductionAutora: Marta García T.
  10. 10. Pyrometallurgy: Los Altos HornosAutora: Marta García T.https://www.youtube.com/watch?v=UsZA22f0daw
  11. 11. ElectrolysisAutora: Marta García T.
  12. 12. SEMICONDUCTORSAutora: Marta García T.
  13. 13. • A semiconductor is a material with electricalconductivity intermediate in magnitude between that ofa conductor and an insulator.• Silicon is stable and can be heated to a rather highdegree without loosing its material characteristics.Autora: Marta García T.
  14. 14. CERAMICSAutora: Marta García T.
  15. 15. • A ceramic is an inorganic, nonmetallic solid prepared bythe action of heat and subsequent cooling.• Ceramic materials are brittle, hard, and strong incompression. They generally can withstand very hightemperatures, up to 1.600 °C.• Clay was one of the earliest materials used to produceceramics.Autora: Marta García T.
  16. 16. COMPOSITESAutora: Marta García T.
  17. 17. • Composite material are engineered or naturallyoccurring materials made from two or more constituentmaterials with significantly different physical orchemical properties which remain separate and distinctat the macroscopic or microscopic scale within thefinished structure.Autora: Marta García T.
  18. 18. 2 Components:•Matrix•ReinforcementAutora: Marta García T.https://www.youtube.com/watch?v=hjEUvKvn6IE
  19. 19. POLYMERSAutora: Marta García T.
  20. 20. • A polymer is a large molecule (macromolecule)composed of repeating structural units.• These sub-units are typically connected by covalentchemical bonds.Autora: Marta García T.
  21. 21. Plastics• Plastics are typically moldable organic polymers of highmolecular mass.• They are usually synthetic, most commonly derived frompetrochemicals.• They are durable and degrade very slowly.• The greatest challenge to the recycling of plastics is thedifficulty of automating the sorting of plastic wastes.Autora: Marta García T.
  22. 22. SPI CodesAutora: Marta García T.
  23. 23. BIOMATERIALSAutora: Marta García T.
  24. 24. • A biomaterial is any matter, surface, or constructthat interacts with biological systems.• They are often used and/or adapted for amedical application.Autora: Marta García T.
  25. 25. PAPERAutora: Marta García T.
  26. 26. • It is produced by pressing together moist fibers,typically cellulose pulp derived from wood, ragsor grasses, and drying them into flexible sheets.Autora: Marta García T.
  27. 27. Environmental Impacts• Deforestation: Worldwide consumption of paper has risen by400% in the past 40 years, with 35% of harvested trees being usedfor paper manufacture.• Air pollution: Nitrogen dioxide (NO2) sulfur dioxide (SO2) andcarbon dioxide (CO2) are all emitted during paper manufacturing.• Waste water discharges for a pulp and paper mill containssolids, nutrients and dissolved organic matter. Waste water mayalso be polluted with organochlorine compounds.• Non-renewable resources.Autora: Marta García T.
  28. 28. NANOTECNOLOGÍAAutora: Marta García T.
  29. 29. • Es un conjunto de técnicas que se utilizan paramanipular la materia a la escala de átomos ymoléculas.Un nanómetro es la mil millonésimaparte de un metro.¿QUÉ ES?
  30. 30. A escala tan pequeña, la materia se comporta de modo diferente:Una NANOPARTÍCULA es a una pelotade fútbol como esa misma pelota es alplaneta Tierra.En el mundo nano, NO RIGE la ley de la GRAVEDAD,sino las LEYES CUÁNTICAS. Si un electrón se lanzacontra un muro, en lugar de chocar, lo traspasa.La cerámica se hace TRANSPARENTE como el vidrio.Los metales se convierten en COLORANTES y poseen propiedadesmagnéticas que se pueden activar o desactivar a voluntad.El vidrio es tan RESISTENTE como el pegamento.
  31. 31. AFMMicroscopio de FuerzaAtómicaSTMMicroscopio de Barridode TúnelHerramientas para ver y manipular los ingeniosnanotecnológicos
  32. 32. De forma similar a como funciona la aguja de un tocadiscos, elmicroscopio palpa las superficies de los átomos, de modo que esposible modificar selectivamente las estructuras superficiales.Con el microscopio de fuerzaatómica los investigadoresconsiguieron por primera vezvisualizar átomos y moléculas ymanipularlas a la vez, es decir,variar su orden y formación enlas superficies.
  33. 33. FULERENOS Y NANOTUBOShttps://www.youtube.com/watch?v=4g4rh4dVwyghttps://www.youtube.com/watch?v=kHnen2nSmDY
  34. 34. 1) Almacenamiento de energía, producción y conversión.2) Mejora productividad agrícola.3) Depuración de aguas.4) Diagnóstico precoz de enfermedades.5) Fabricación de medicamentos.6)Tratamiento y conservación de alimentos.7) Depuración del aire contaminado.8) Construcción.9) Control de la salud.10)Detección y control de plagas.LOS 10PRINCIPALES USOS DE LA NANOTECNOLOGÍAEl futuroEl futuro
  35. 35. LOS RESIDUOSAutora: Marta García T.
  36. 36. RESIDUOSResiduo es todo material resultante de un proceso defabricación, transformación o utilización, cuando su poseedorlo destina al abandono.- Primeras alarmas en los años 70.- Cultura del usar y tirar.- Gestión de los residuos- Regla de las tres R:- Reducir.- Reutilizar.- Reciclar.Autora: Marta García T.
  37. 37. TIPOS DE RESIDUOS• Residuos Sólidos Urbanos.• Residuos Sanitarios.• Residuos Industriales.• Residuos Radiactivos.• Residuos Agrícolas, Ganaderos y Forestales.• Gestión: Ley de Residuos de 1.998:▫ Coordinación de todas las administraciones.▫ Coordinación en los distintos sectores.▫ Reducir la producción.▫ Fomentar el reciclaje y la reutilización.Autora: Marta García T.
  38. 38. Residuos Sólidos Urbanos (R.S.U)• Generados en los núcleos urbanos: domicilios, oficinas,comercios, construcciones, etc.• Tipos: inertes, fermentables, combustibles, voluminosos,electrodomésticos, etc.• 1,2 Kg/hab día  17 millones de Tm/año.• Problemas derivados:▫ Olores.▫ Riesgo de enfermedades.▫ Contaminación de agua, aire y suelo.▫ Degradación paisajística.• Gestión: ayuntamientos.• Puntos limpios.Autora: Marta García T.
  39. 39. RESIDUOS SANITARIOS• Generados por las actividades sanitarias en hospitales,laboratorios, etc.• Deben ser separados en origen y recogidos por un gestorautorizado.• Tipos:▫ Asimilables a los Urbanos.▫ Biosanitarios peligrosos: recogidos por los serviciosmunicipales previo tratamiento desinfectante.▫ Químicosanitarios peligrosos: competencia delos Centros Sanitarios.▫ Residuos radiactivos : competencia de ENRESA.Autora: Marta García T.
  40. 40. RESIDUOS INDUSTRIALES• Generados en la actividad industrial:▫ Asimilables a urbanos.▫ Residuos tóxicos y peligrosos (RTP): contienen sustancias en cantidadestales que suponen un riesgo para la salud humana, o el medio ambiente.• Gestionados por gestores autorizados.• Tratamientos:▫ Químicos.▫ Físicoquímicos.▫ Térmicos.▫ Aislamiento en depósitos de seguridad.• Principales industrias generadoras de RTP:▫ Siderurgia y metalurgia.▫ Química y cauho.Autora: Marta García T.
  41. 41. RESIDUOS AGRÍCOLAS, GANADEROS YFORESTALES• Generados en la actividad agrícola y ganadera:▫ Químicos: fertilizantes, pesticidas.▫ Orgánicos: excrementos, purines, abonos.Producen contaminación de aguas y suelos.• Generados en la actividad forestal: ramas, hojas,cortezas, serrines, etc.- Utilizados para hacer compost.- Utilizados como fuente de energía (biomasa).El mayor problema que generan es el riesgo de incendios.Autora: Marta García T.
  42. 42. RESIDUOS RADIACTIVOS• Materiales que poseen núcleos radiactivos en cantidadessuperiores a las establecidas por las autoridades, y para losque no se prevé ningún uso.• Clasificaciones:▫ Período de Semidesintegración.▫ Intensidad de su Actividad: alta – media – baja.▫ Toxicidad.• Origen:▫ Centrales nucleares, industrias, hospitales, investigación.• Efectos:▫ Contaminación de todos los medios.▫ Efectos graves sobre la salud.Autora: Marta García T.
  43. 43. LA GESTIÓN DE LOS RESIDUOSRecogida, eliminación,tratamiento y almacenamiento.Autora: Marta García T.
  44. 44. DISMINUCIÓN DE LOS RESIDUOS• Reducción en Origen: tecnologías limpias en los procesosde fabricación industrial.• Reducción de Volumen: separación en origen + reducciónfísica del volumen.• Recuperación: reutilización en procesos distintos.• Reciclaje: reutilización en el mismo proceso.Autora: Marta García T.
  45. 45. Autora: Marta García T.
  46. 46. Autora: Marta García T.
  47. 47. TRANSFORMACIÓN DE LOS RESIDUOS• Tratamiento de los residuos para fabricar otros productos.• A partir de la biomasa:▫ Generación de Compost: Fase de Crecimiento de los Microorganismos. Fase Termófila 60 ºC: estabilización. Fase de Maduración: hongos.Comprobación de la relación C/N.▫ Generación de Biogás.▫ Generación de Papel.▫ Generación de Bioalcohol.Autora: Marta García T.
  48. 48. Autora: Marta García T.
  49. 49. ELIMINACIÓN DE LOS RESIDUOS• Vertederos:▫ Incontrolados.▫ Controlados: mediadas adecuadas de seguridad y gestión: Condiciones del terreno. Condiciones del clima. Impermeabilización del vaso. Instalación de puntos de salida de gases. Clausura y sellado al alcanzar la máxima capacidad. Recubrimiento y restauración del paisaje.Autora: Marta García T.
  50. 50. Autora: Marta García T.
  51. 51. LA INCINERACIÓN• Combustión controlada de los residuos a unos 1.000 ºC,oxidando el C y el H, con lo que se forman CO2 y H2O.• Si hay PVC se producen dioxinas tóxicas.• Depuración de los gases resultantes.• Los materiales no combustibles y las cenizas se sometena análisis, y:▫ Pueden ser utilizados en construcción.▫ Son llevados a vertederos de seguridad.Autora: Marta García T.
  52. 52. ALMACENAMIENTO DE RESIDUOS RADIACTIVOS• De Baja y Media Intensidad:▫ Depósitos de hormigón.• De Alta Intensidad:▫ Temporal: piscinas en las propias centrales.▫ Definitivo: enterramiento geológico.En España: ENRESA: Centro de Almacenamiento de ElCabril (Córdoba):Bidón  Celda  Contenedor  Enterramiento GeológicoAutora: Marta García T.
  53. 53. Autora: Marta García T.

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