¡BIENVENIDOS!

Bienvenidos todos a nuestro blog.

Los responsables del nacimiento de este blog han sido: María Dolores García, la profesora de Tecnología, que simplemente ha sido la coordinadora de nuestro trabajo y que nos animó a participar en el concurso "es de libro" y como cabezas pensantes y creadores,  Raúl Castellanos Quintanilla y Joaquín Patón Valentín, dos estudiantes de 3ºB E.S.O del I.E.S Airén, de Tomelloso, un gran pueblo o una pequeña ciudad de la provincia de Ciudad Real, en Castilla-La Mancha.

La idea nace del gran impulso que está teniendo la investigación de nuevos materiales: en busca del material perfecto. Hemos partido del GRAFENO, como material estrella..En los sucesivos días iremos publicando más artículos sobre el tema principal de este blog que es : MATERIALES DE INNOVACIÓN.

 En dichos artículos se expondrán diversos avances tecnológicos en cuanto a materiales se refiere, y la aplicación de estos en campos tan diversos como es el caso de la electrónica, las energías renovables, el medio ambiente e incluso alguna relación de materiales que han marcado un hito en la historia o que, de alguna manera, la revolucionaron.

Este blog ha sido creado como un trabajo para un concurso a nivel nacional de la web http://www.esdelibro.es/ .

Deseamos, sobre todo, que sea útil o que por lo menos entretenga y guste a todo aquel que lo visite; si por lo menos lográsemos que una cantidad importante de toda aquella gente que navega por la red se empape de conocimientos y aprenda, ya sería un tiempo bien empleado y a la vez una satisfacción para nosotros.

Deseamos que os guste y os sea de agrado.

Bienvenidos a la REVOLUCIÓN TECNOLÓGICA DEL SIGLO XXI.

             

¿Cómo se hizo?

Para hacer este blog, hemos utilizado, además de mucho esfuerzo, perseverancia, tesón, y compañerismo; nos hemos valido de nuestras propias investigaciones y conclusiones sacadas tras un largo trabajo de investigación por distintos medios de información, como han sido diversas webs (wikipedia, periódicos digitales, otros blogs oficiales especializados en campos tecnológicos...) y revistas ( como son la revista "Muy Interasante" , "QUO"...) .

Hemos sido coordinados por Lola, nuestra profesora de tecnología, ella también nos ha guiado, porque aunque la idea de usar como tema principal los materiales de innovación fue nuestra y teníamos unas primeras ideas pero ella fue fundamental en el desarrollo y el enfoque de la investigación, nos aportó muchas ideas y temas sobre los que escribir.

Y finalmente, aclaramos que nuestro blog está constituido por artículos independientes que se podría decir que forman diferentes aspectos o secciones y una sección algo más amplia que es la de "INNOVACIÓN Y RENOVABILIDAD ENERGÉTICA"

Grafeno vs. Siliceno

GRAFENO

Premio Nobel Física 2010

Sus principales peculiaridades son : 

- Es una sustancia formada por un patrón regular de forma hexagonal y similar al grafito. Dicho patrón se distribuye en forma de "panal de abeja". 

- Es un nanomaterial de un átomo de espesor, que representa una capa de átomos de carbono densamente empaquetados en una red cristalina bidimensional de forma hexagonal. 

PANEL DE ABEJA                                                     ESTRUCTURA DEL GRAFENO

                                                              PANTALLA TÁCTIL

-Este material es muy ligero, una lámina de un metro cuadrado tan solo pesa 0,77 miligramos.

-Es un alótropo del carbono.

-Fue descubierto en el decenio de 1930, pero los principales avances se han realizado en la última década por los físicos Andre Geim y Konstantin Novoselov, que además en 2010 recibieron el premio Nobel de la física.

-Ha sido definido como "hidrocarburo aromático policlínico" 

-Es un material flexible, transparente, con gran dureza, muy elástico, ligero y además capaz de soportar la radiación ionizante.

-Presenta una forma bidimensional.

-En cuanto a su densidad no deja pasar átomos de helio ( que son los más pequeños ), y sin embargo , un recipiente cerrado de este material provoca que el agua se evapore a la misma velocidad que lo haría si el recipiente estuviese abierto.

-Carece de una banda de resistividad, por lo que conduce la electricidad constantemente, y por lo tanto un dispositivo construido con este material no puede apagarse.

APLICACIONES

- Es ideal para formar circuitos integrados. Muy usado en informática por sus propiedades semiconductoras.

- Creación de pantallas táctiles flexibles y placas solares.

- Sustitución de los pesados cables de cobre en la fabricación de aviones y naves espaciales

- Provoca muy poco ruido.

- Desarrolladores de la empresa IBM, elaboraron en 2010, transmisores de este material de frecuencia de 300GHz.

- Las láminas de grafeno, mejoran las extracción del gas natural.

- Están desarrollándose chips de grafeno que estarán en el mercado a partir de 2015

*Radiaciones ionizantes: Son aquellas radiaciones con energía suficiente para ionizarla materia, extrayendo los electronesde sus estados ligados al átomo.

*Alotropía, alótropo: Es la propiedad de algunos elementos químicos de poseer otras estructuras químicas. Por lo tanto los alótropos del carbono son: el grafito, el grafeno, el diamante y el fulereno. 

 SILICENO

Estructura

-Comenzo a investigarse por Lok Lew Yan Voon y Gian Guzmán-Verri,en 2007.

-Es una estructura con forma de malla similar al grafeno, que presenta un grosor de 0.6 nano milimetros. Derivado del silicio.

-Es una revolucion en cuanto a dispositivos electrónicos tactiles.

-Es compatible con los modelos de chips actuales.

-Aunque es similar al grafeno no presenta algunas caracteristicas indispensables para poder llegar a sustituirlo.

-Su principal problema es que, existe una manera de frabicarlo pero minoritariamente, por lo que no puede ser industrializado.

-Su principal ventaja de cara al comercio, es que su fabricación es mas barata que la de cualquier componente electronico.

APLICACIONES

Muy similares al grafeno, ya que tienen la misma estructura. Sin embargo, está siendo sustituido por el grafeno.

- Blindaje.
- Informática.
- Electrónica.
- Aviación.
- Investigación.
- Energía.

      

Índice de "Innovación y renovabilidad energética"

Se trata de una sección amplia que empareja la innovación y las energías renovables, que actualmente son muy importantes, muy valoradas y necesitan desarrollarse para un bienestar propio y mediambiental.

La sección contará con los siguientes apartados:

- Aerogel de grafeno.

-Polvo de neumático reciclado.

-Materiales biomiméticos.

-Materiales ablativos.

-Materiales aeronaúticos.

-Aleaciones y superaleaciones.

-Fibra de vidrio.

-Fibra de basalto.

-Conos fotovoltaicos.

-Aerogeneradores domésticos.

-El bolígrafo que escribe en 3D.

-Impresora 3D.

-Vehículos de innovación.

Aerogel

AEROGEL DE GRAFENO. EL MATERIAL MÁS LIGERO JAMÁS CREADO.

Se trata de una sustancia helada similar a un gel, el cual se forma sustituyendo el componente líquido por uno en estado gaseoso, con lo que se logra a su vez reducir considerablemente la densidad del gel y aumentar su capacidad de aislamiento calorífico. Con una densidad de 0,16 miligramos por centímetro cúbico.

Creado por un grupo de investigadores de la Universidad de Zhejiang en China. Ya se empieza a hablar "Tras la seda... el Aerogel".

Composición

Técnicamente se trata de una espuma compuesta de nanotubos de carbono congelados en seco y láminas de óxido de grafeno, a la cual se ha quitado el oxígeno mediante un proceso químico.

Los aerogeles suelen ser de diferentes sustancias pero destacan los de sílice, circonio. alúmina, óxido de estaño, carbono (capaz de absorber 900 veces su propio peso) y el cual posee la menor densidad y mayor liviandad jamás logradas.

Aplicaciones

Servirá  para desempeñar un importante papel en la lucha contra la contaminación, debido a su gran absorción de aceites, se podrá aplicar para paliar los efectos de los derrames de petróleo, esparciendo el aerogel en el mar, para después reciclar tanto el petróleo como el material.

Los aerogeles, como algunos se habrán dado cuenta leyendo este artículo, son muy importantes, porque tienen unas cualidades que superan con creces las de algunos materiales actuales; y con muy poca cantidad pueden llevarse a cabo grandes trabajos.

Trozo de aerogel de carbono/grafeno, sobre los estambres de una flor.

Polvo de neumático reciclado

LAS CARRETERAS ECOLÓGICAS

El reciclado de neumáticos consiste en el uso de neumáticos gastados previamente  para la pavimentación de carreteras así como en la construcción y la elaboración de nuevos neumáticos, instalaciones deportivas, equipamiento deportivo,  aislantes acústicos y térmicos...

Esto supone no solo un reciclaje si no que además se evita la emisión de gases perniciosos a la atmósfera que se  producen con el método tradicional de eliminación de neumáticos (que sería quemarlos).

Y también abarata costes de las construcciones que se realicen con neumáticos reciclados, ya que sustituyen a otros materiales nuevos y más caros.

El uso del caucho en la fabricación de carreteras

Consiste en añadir polvo de neumáticos reciclados al asfalto.

La modificación de mezclas asfálticas se puede llevan a cabo dos tipos:

· Modificación por “Vía Húmeda”:

 Este procedimiento consiste en la dispersión del caucho dentro del betún. El betún con caucho se emplea posteriormente en la fabricación de las mezclas asfálticas.

· Modificación por “Vía Seca”: 

En este caso, el caucho molido se trata como un “árido”, mezclándose con el betún y el resto de áridos para obtener una mezcla bituminosa de características especiales.

Aunque los primeros tramos de carreteras se construyeron hace más de una década, es a partir de 2002 cuando se le ha dado un gran impulso a esta iniciativa. En España sólo hay construidos 300 km, pero se estudiar sacar una ley que obligue a la construcción de carreteras de nueva adjudicación con este nuevo material.

Con el polvo obtenido de un neumático se pueden construir 7 metros cuadrados de carretera.

Ventajas:

- Ofrece mayor resistencia a los rayos de sol y a los cambios de temperatura.

- Las carreteras construidas con polvo de caucho se fatigan menos que las convencionales.

- Reduce sustancialmente la contaminación acústica.

- Amplia la vida útil de las carreteras.

- Beneficios tanto para el medio ambiente como para los conductores.

Como podéis ver en esta web: http://www.signus.es/, ya existen empresas que llevan a cabo este proceso y que funcionan a nivel nacional.

Materiales biomiméticos

MIMÉTICA NATURAL

Los materiales biomiméticos, son todos aquellos moldeados o utilizados para fabricar productor que usan como base las estructuras o formas de la naturaleza.

Este factor logra que los productos artificiales cuenten con la ventaja de estar diseñados por una forma natural y adaptada al medio, pero con mayor resistencia, elasticidad, dureza… aunque esto irá en función del material empleado.

Ejemplos:

Ejemplos de la biomimética son las prótesis medicas, las estructuras de algunos edificios que se asemejan a plantas, insectos-robot, etc.

Materiales usados:

Aleaciones, fibra de vidrio, materiales plásticos y resinas sintéticas.

Materiales ablativos

LA PROTECCIÓN  CALORÍFICA A LAS MISIÓN ESPACIALES

Para empezar, los materiales ablativos son todos aquellos que soportan temperaturas muy elevadas y que se utilizan para proteger naves espaciales y satélites.

Composición

Mezcla de resinas sintéticas (silicona y nylon) y una capa protectora de fibras refractarias (sílice, amianto, etc). Con este conjunto se logra que sea un pésimo conductor térmico, con lo que aisla y de algún modo  desvía el calor.

Se deben situar en las zonas frontales y posteriores de las naves y satélites, que son aquellas que se encargan de resistir la mayor cantidad de gradación calorífica.

Cabe añadir que dichos materiales son aparentemente simples pero han logrado solucionar en gran medida el problema de resistencia al calor que dificultada en gran medida las misiones espaciales.

Aeronave recubierta con material ablativo

Esquema de las temperaturas que soporta un avión.

Los materiales aeronaúticos

ESTRUCTURA SANDWICH

Los materiales aeronaúticos son todos aquellos utilizados en la construcción de aeronaves, aeromotores, equipos relacionados con las aeronaves (tanto de tierra como la maquinaria de las naves), además de combustibles, lubricantes y elementos de construcción de instalaciones e infraestructuras para dichas aeronaves o para su respectiva maquinaria.

CLASIFICACIÓN

Para analizar un poco más dichos materiales, los clasificaremos en dos principales tipos: los metales y los no metales.

METALES:

Entre ellos destacan el acero, el aluminio, diversas aleaciones (titanio, magnesio, zicral...), bronce y latón.

Son empleados principalmente para motores, estructuras y para añadir resistencia.

NO METALES:

Destacan: la fibra de vidrio, fibra de lana, materiales orgánicos, papel, plásticos y la madera (que no se utiliza prácticamente).

Se emplean para las carcasas, en la elaboración de aceites y lubricantes y para formar las estructuras "emparedado" o "sandwich" junto a otros materiales.

ESTRUCTURA

Las estructuras de sandwich (actualmente muy prácrticas) consisten dos placas de un material mas tenaz y resistente, como es el caso de los metales y la madera, unidas entre sí por un relleno de un material elástico o por una estructura de nido de abeja. Este tipo de estructuras ofrece gran resistencia, ligereza e incluso flexibilidad. Sin duda son muy práticas.

 
Estructura de sandwich.





Esquema de estructura de sandwich.

Aleaciones y súper aleaciones

REVOLUCIÓN DE LOS METALES

Definición de aleación:

Mezcla homogénea, de dos o más componentes diferentes de los cuales, al menos uno, es metal. Las más comunes son el acero, la alpaca, el oro blanco...

Pero como podemos ver hay una gran variedad de aleaciones novedosas que presentan un montón de cualidades impresionantes, como son una gran mejora de su resistencia, su maleabilidad...

Este es el caso del ZICRAL (aluminio-7075), que contiene zinc, magnesio y cobre, además de otros metales en mucha menor proporción. Aplicaciones: platos, piñones y llantas de bicicleta además de en mosquetones y equipamiento deportivo.

Aleaciones de titanio:

También, han surgido numerosas aplicaciones que se han unido a aleaciones convencionales como es la capacidad de regenerar tejidos óseos mediante prótesis de titanio.

Aleaciones de acero:

Una mejora en las aleaciones de acero que permite perforar mejor los pozos petrolíferos y de gas natural.

Aleaciones de magnesio:

Gran resistencia a la corrosión.

Aleación de aluminio:

El aluminio 7068, que es una alternativa más resistente al zicral, un avance sin duda importante.

Coche realizado en oro blanco.

Copelas hechas de zicral.

Engranajes realizados en aluminio 7068.

Fibra de vidrio

UN MATERIAL AISLANTE

La fibra de vidrio es un material que consta de numerosas fibras compuestas por sílice y formulaciones especiales del vidrio, se puede sintetizar  de forma natural  (CABELLOS DE PELÉ) o de forma artificial.

La lana de vidrio a la que hoy se llama comúnmente fibra de vidrio no fue inventada hasta 1938 por Russel Games Slayter como un material que podría ser usado como aislante en la construcción de edificios. Fue comercializado bajo el nombre comercial Fiberglas, 

Tipos:

CLASE E: presenta mayor tensión de rotura, mayor densidad, mayor resistencia a los esfuerzos de compresión y es más barata.

CLASE S-2: presenta algunas desventajas respecto a la clase anterior. Es más cara, pero en contrapartida es de mayor calidad.

Aplicaciones:

-          Material aislante.

-          Reforzar estructuras de hormigón.

-          Dotar de diversas propiedades a los materiales plásticos: mayor resistencia y tacto similar al algodón.

-          Fabricar pértigas, ballestas, arcos y equipamientos.

-          Conformar Plástico Reforzado con Vidrio (GRP).

Inconvenientes:

Tarda mucho tiempo en descomponerse y emite gases en su proceso de eliminación.

Ventajas:

En esencia exhibe comportamientos similares a otros compuestos hechos de fibra y polímero como la fibra de carbono. Aunque no sea tan fuerte o rígida como la fibra de carbono, es mucho más económica y significativamente menos quebradiza.

Estructura de hormigón con fibra de vidrio



Colchón de fibra de vidrio.

Fibra de basalto

LA ALTERNATIVA VOLCÁNICA

La fibra de basalto es un material artificial formado por fibras de un mineral de origen volcánico conocido como basalto. Este se forma a partir de restos de lavas petrificadas en torno a volcanes o cercano a zonas volcánicas.

Aplicaciones:

Dicha fibra presenta diversas aplicaciones como su utilización para elaborar fibras textiles resistentes al fuego y a las altas temperaturas que pueden ser utilizadas en la aeronaútica y en la industria automotriz, además  de un curioso uso que es la construcción de trípodes, como recubrimiento de hornos, para sumar resistencia a estructuras de hormigón y distintos aglomerantes pétreos. Sin duda la ultima innovación en materiales de alta tecnología deportiva es  en la fabricación de raquetas de tenis y pádel.

Ventajas:

La fibra de basalto es una fibra ecológica, ya que su producción utiliza un 70% menos de energía que otras fibras. Además, la materia prima son rocas volcánicas reciclables.

                                                  Muebles hechos con fibra de basalto

                                                              Raqueta de pádel de fibra de basalto

Aerogeneradores Domésticos

ALTERNATIVA A LAS PLACAS SOLARES

Como ya se conoce, existen aerogeneradores capaces de transformar la energía eólica (el viento), en energía eléctrica. Existen extensos campos de dichos generadores pero actualmente se están acercando mucho más al orden doméstico, como una gama de molinos del orden de 1 a 10 kilovatios y de un tamaño mucho más reducido, que podría llegar instalarse en cualquier plaza o lugar espacioso y con determinadas corrientes de aire; y porque no en un patio de una casa o cercano a un bloque de pisos.

Quien sabe si en algunos años llegarán a competir contra las placas solares o contra los métodos convencionales de obtención de energía eléctrica.

Aerogenerador de eje vertical.                             Aerogenerador de eje horizonal.

Conos Fotoltáicos

Como ya sabemos, existe una manera principal de obtener energía gracias al calor del sol: las placas fotovoltaicas. No obstante, se ha introducido una importante mejora con el nuevo diseño: el CONO FOTOVOLTAICO; también conocido como spin cell o v3.

Este modelo incorpora importantes mejoras como su capacidad para generar treinta veces más la energía que genera una placa, y además abaratando costes de materiales, producción y precio del kilovatio.

El precio del kilovatio estaría en los 8 céntimos de euros, algo caro comparado con otras fuentes renovables, pero sin duda un buen precio ya que con tan solo 8 céntimos podríamos iluminar una casa de tamaño mediano durante 5 horas aproximadamente.

En cuanto al diseño, presenta una capa de cientos de células fotovoltaicas envueltas por una lente exterior que le sirve de cubierta y ayuda a reducir casi por completo el ruido que emite.

Su funcionamiento es sencillo, el cono gira sobre su propio eje y utiliza una ínfima parte de la energía que produce para lograr dicho movimiento.

Este es sin duda un gran avance y se está planteando la instalación de estos conos en las ciudades. Se instalarían en una estructura posiblemente metálica y semejante a la forma de un árbol que contendrá en cada “rama”, un v3.

Instalación de conos fotovoltáicos.

El bolígrafo que escribe en 3D

 3DOODLER

El 3Doodler es un nuevo bolígrafo de 200 gramos de peso que permite escribir y dibujar en tres dimensiones ya que el plástico fundido que sale de su interior se solidifica al entrar en contacto con el aire. Utiliza plástico en lugar de tinta.

No escribe crea objetos. Se enchufa a la red eléctrica y se calienta lentamente como si se tratase de un soldador, pero sin los riesgos que este conlleva.

Pese a que su uso no se recomienda para menores de 12 años y es un poco caro (75 euros) puede ser un buen juguete creativo. El boligráfo no se distribuirá hasta octubre.

Los creadores de 3Doodler, la sociedad WobbleWorks, han financiado la investigación para crear el bolígrafo con el cada vez más extendido método del crowdfunding. Solo día y medio después de pedir financiación, el número de donaciones para desarrollar el producto ya superan el millón. Su objetivo es conseguir 30.000 dólares.

                                     Torre Eiffel creada con plástico 3D

Impresoras 3D

IMPRESIÓN 3D: LA TERCERA DIMENSIÓN DE LOS MATERIALES

Una impresora 3D es una máquina capaz de realizar "impresiones" de diseños en 3D, creando piezas o maquetas con volumen, a partir de un diseño hecho por ordenador. A día de hoy, son utilizadas para la matricería o la prefabricación de piezas o componentes, en sectores como la arquitectura y el diseño industrial. El sector en el que este tipo de herramientas resulta más común es el de las prótesis médicas, donde resultan ideales dada la facilidad para adaptar cada pieza fabricada a las características exactas de cada paciente.

Los modelos comerciales son actualmente de dos tipos:

-De Compactación, en las que una masa de polvo se compacta por estratos.

-De Adición, o de inyección de polímeros, en las que el propio material se añade por capas.

Según el método empleado para la Compactación del polvo, se pueden clasificar en:

-Impresoras 3D de tinta: utilizan una tinta aglomerante para compactar el polvo. El uso de una tinta permite la impresión en diferentes colores. En el caso de las impresoras de tinta, el polvo utilizado puede ser a base de escayola o celulosa.El resultado es bastante frágil, por lo que conviene someter la pieza a una infiltración a base de epoxis para darle la dureza necesaria. Las piezas hechas con polvo de celulosa pueden infiltrarse con un elastómero para conseguir piezas flexibles. La ventaja es que es un método más rápido y económico, aunque las piezas son más frágiles

-Impresoras 3D láser: un láser transfiere energía al polvo haciendo que se polimerice. Después se sumerge en un líquido que hace que las zonas polimerizadas se solidifiquen. En el caso de las impresoras de láser, al acabar el proceso de impresión, debe esperarse un tiempo para que el material acabe de polimerizarse. Después ya se puede manipular la pieza. La ventaja es que las piezas son más resistentes, aunque el proceso es más lento y más costoso.

Vehíclos de Innovación

LOS VEHÍCULOS DEL FUTURO

Los vehículos han avanzado mucho en los ultimos años, actualmente existe gran variedad de vehículos, automóviles eléctricos, hidraúlicos, a reacción, e incluso con energía nuclear... incluso automóviles que funcionan con placas solares.
Además de mejorar la imagen del vehículo, tambien se buscan muchas otras cosas; algunas de estas son:

-La tecnología Eco dynamics con ella se busca minimizar la contaminación ambiental producida por los automotores, reduciendo el daño ecológico.
-Tambien se van a fabricar vehículos mas aereodinamicos para lograr un mejor desplazamiento y rendimiento.
-Se ha descubierto un nuevo sistema de carga dual que podría reducir el coste de las baterías un 20 por ciento al combinar diversos compuestos químicos que optimizarían su utilización. Lo que busca la duración de la batería,para potenciar la venta de los vehículos eléctricos

Hay un proyecto de las Naciones Unidas que trata sobre: un ptenciamiento del tranporte urbano y de las energías renovables usadas en los tranportes para lograr contaminar menos y adaptar los recursos a la cantidad de población. Esto se conseguirá con:
- Un sistema de prioridad semafórica en las intersecciones. Este sistema coordina los semáforos en las intersecciones con el resto de vehículos de la vía, ofreciendo una ola verde semafórica al tranvía que permite que sólo se detenga en las paradas para que se suban y bajen los usuarios.
-Un sistema de almacenamiento de energía a bordo de los trenes basado en el uso de ultracondensadores, con una doble funcionalidad: permite un importante ahorro energético y la circulación de los tranvías sin catenaria* entre paradas.

Tambien hay un proceso de recarga inalámbrica de los vehículos electricos, actualmente se esta investigando sobre ello, lo que buscan es que si no se consigue mejorar la capacidad de carga, que se consiga facilitar su recarga.



Reanault twizy, coche eléctrico.


Motor híbrido, mitad eléctrico, mitad de gasolina.