Unidad 8 : nuevas necesidades, nuevos materiales. Los POLÍMEROS y la nanotecnología



“La ciencia de los materiales ha logrado mejorar las propiedades de los materiales existente o los ha dotado de nuevas propiedades físicas y químicas. Los nuevos materiales han revolucionado la construcción, la ingeniería, la electrónica, la medicina y toda la industria”. Edison


1. Los primeros materiales. Su evolución y su clasificación.
2. Propiedades de los materiales.
3. Materiales naturales. Los metales. La corrosión
4. Nuevos materiales: Los polímeros. Clasificación. Plásticos por todas partes.
4.1 Nuevos materiales: Semiconductores, silicio, coltan, fibra óptica.
4.2 Biomateriales.
4.3 Gestión de residuos de los materiales. Regla de las 3 R.
5. Nanomateriales. La nanotecnología
6. Ejemplificación: Aplicaciones de la nanotecnología
7. Grandes retos de la Ciencia. Lo que le queda por saber a los científicos.
Autoevaluación
Bibliografía y Webgrafía
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Introducción:

La Unidad pretende una aproximación a la evolución que el ser humano ha ido experimentando, a lo largo de su existencia, en el control de los materiales. Se trata de hacer comprensible que el progreso en el bienestar de la humanidad está íntima e indisolublemente ligado al progreso en la comprensión de cómo funciona la materia, al dominio de los materiales. Los materiales son las sustancias que constituyen los objetos útiles.
El concepto materia no suele estar ligado al concepto de materiales, y en este sentido es donde convendría hacer hincapié en la idea de que la materia es el mundo material que nos rodea en el planeta que habitamos.
Conviene aclarar el hecho de que para que en la actualidad dispongamos de los objetos tecnológicos que forman parte de nuestro entorno cotidiano, ha sido necesario comprender la estructura de la materia, y que solo cuando hemos llegado a comprender someramente esto es cuando se ha producido el gran salto en la evolución y variedad de los materiales disponibles.
Esto ha sucedido en varios momentos clave de la historia de la humanidad, entre los que se pueden destacar: la Edad del Cobre, la Edad del Hierro, la revolución industrial del siglo XIX y el desarrollo de la electrónica durante el siglo XX.
Sin embargo, aun no somos conscientes –y este es el meollo principal de este tema– de que en la actualidad, en este preciso momento, se está produciendo un espectacular cambio en la concepción del control de los materiales como consecuencia de la tecnología que permite la manipulación de la materia a nivel atómico, la nanotecnología.
Este cambio, sin lugar a dudas, se estudiará en el futuro como la segunda revolución industrial, y es fundamental para comprender que en estos momentos el ser humano está comenzando a aprender la lógica del funcionamiento de los átomos. Esto está abriendo caminos para la investigación que tienen, y van a tener aún más en el futuro, una trascendencia impredecible, enorme en la manera de concebir los materiales y, como consecuencia de ello, la evolución de los objetos tecnológicos, y por extensión, una manera de investigar y concebir la cotidianeidad que no podemos hoy predecir, pero que sin duda va a ser muy espectacular.
En esta evolución hay varios aspectos que convendría destacar para que los alumnos comprendan la complejidad del tema de los materiales:
• Sería deseable llegar a entender que los materiales que necesitamos para fabricar cualquiera de los objetos que usamos han provenido tradicionalmente de lo que podemos obtener en la naturaleza, que lo que realmente hacíamos con ellos (y seguimos haciendo) es procesarlos para modificar su apariencia, su utilidad o para, combinándolos, mejorar sus prestaciones. Esto ha sido así desde el origen de nuestra especie en la Tierra, hasta que hemos comprendido las relaciones atómicas, y con este conocimiento hemos podido empezar a fabricar materiales que no existen en la naturaleza, que no son una evolución de lo que nuestros antepasados venían haciendo, sino que son verdaderamente nuevos, desconocidos hasta hace muy poco tiempo.
• Es imprescindible comprender que los materiales, al provenir de la materia, es decir, de la naturaleza, están formados por los elementos que la conforman y que estos elementos son los mismos que forman el universo que nos rodea.
• Es igualmente necesario entender que esta evolución está estrechamente relacionada con las herramientas y que estas están relacionadas con los materiales en una especie de espiral cerrada en el que sin herramientas no es posible investigar, y sin investigación no habría nuevas herramientas. En estos momentos la herramienta que ha hecho posible el gran salto de utilización de los nanomateriales ha sido el microscopio de efecto túnel. En conveniente visitar la página web de los premios Nobel, donde se puede comprobar las aportaciones de muchos científicos galardonados sobre los materiales, así como acceder a informaciones sobre el funcionamiento de este tipo de microscopios y controlar uno virtual.

U8. Nuevas necesidades. Nuevos materiales