Nuevos Materiales

¿Que Son Los Nuevos Materiales?
Los nuevos materiales son productos de nuevas tecnologías fruto del desarrollo de la química y la física aplicada, de la ingeniería y de la ciencia de los materiales. Se han diseñado para responder a nuevas necesidades o a alguna aplicación tecnológica.

El rápido progreso de la electrónica durante la segunda mitad del siglo XX se explica por el refuerzo mutuo entre la investigación de materiales y su aplicación industrial práctica en áreas tan distintas como la ingeniería, la medicina, la construcción, las telecomunicaciones o la informática.

Entre ellos están los:

• Superaislantes
• Concreto Translucido
• Concreto Flexible
• Materiales Autor reparables
• Materiales Super Resistentes
• Polímeros

Superaislantes

Un superaislante es un material que a bajas temperaturas en ciertas condiciones tiene una resistencia infinito y ninguna corriente pasará a través de él. El estado superaislante tiene muchos paralelismos con el estado de superconductor, y puede ser destruido (en una transición de fase súbita) por aumento de la temperatura, campos magnéticos y la tensión.

Mecanismo

Tanto la superconductividad y superaislamiento son causados por el emparejamiento de conducción electrones a bajas temperaturas en pares de Cooper. En los superconductores, todos los pares se mueven al unísono, permitiendo que la corriente sin resistencia. En superaislantes los pares de Cooper se evitan unos a otros, lo que impide que la corriente fluya. En los enlaces externos aparece un diagrama de fases que muestra los paralelismos con la superconductividad.

NOTA: Par de cooper o Pares de Cooper 

en superconductividad se le conoce como

a la pareja de electrones que se hallan ligado

debido a que en el estado superconductor ambas 

partículas se comportan como si se atrajeran, 

pese a tener ambas carga de igual signo, debido 

a que interaccionan a través de la red cristalina 

formada por los iones positivos del metal.

Concreto Translucido

El concreto translúcido es un concreto polimérico diseñado bajo patente mexicana, que incluye cemento, agregados y aditivos. Permite el paso de la luz y desarrolla características mecánicas superiores a las del concreto tradicional. Este producto permite levantar paredes casi transparentes,y más resistentes y menos pesadas que el cemento tradicional.

Manejo

La preparación de los concretos no requiere equipo especial, se realiza con la maquinaria convencional. El curado también es tradicional, igual al que se usa en obra, sin requerir de tratamientos térmicos o de laboratorio especiales.

La diferencia de precio es apenas 15 o 20 % más costoso que el concreto comercial de alta resistencia, pero con enormes ventajas como su alta resistencia y sus facultades estéticas.

Sobre su utilización en la construcción de casas ubicadas en zonas de huracanes o sismos sería igual que emplear el hormigón tradicional, porque no cambia su naturaleza: ambos son quebradizos y en general presentan cierta resistencia a los terremotos. En el caso de los huracanes, su resistencia es más alta.

Concreto Flexible

Se trata de un material de aspecto externo muy parecido al concreto convencional, aunque con 500 veces más resistencia a roturas por sobrecarga. 

Por otra parte, su peso es un 40% mas ligero. 

Estas propiedades están conseguidas mediante la inclusión en la mezcla de un 2% de fibras especiales. 

Para su elaboración se utilizan también los componentes habituales del concreto, excepto áridos gruesos, tratados o producidos de forma sintética para contribuir a la flexibilidad del compuesto.

APLICACION

Un ejemplo de estructura construida usando este material es el puente Mihara Bridge, en Hokkaido, Japón. Este puente es un 40% mas ligero que si hubiese sido construido con hormigón convencional, y se estima una vida de servicio de 100 años

Materiales Autor reparables

Los materiales de construcción dejan de “funcionar” con el tiempo, haciendo que los edificios tengan que ser reparados o incluso demolidos. Esto ocurre sobre todo por tres razones:

• Envejecimiento: la mayoría de los materiales se descomponen gradualmente, a veces durante un período de tiempo muy prolongado (la madera se pudre cuando los microorganismos o insectos se la comen, e incluso los plásticos se descomponen después de unos cientos de años o antes con ayuda del calor y la luz).
• Desgaste: la mayoría de los materiales se desgastan gradualmente con el uso constante (la fricción es uno de los principales culpables).
• Defectos: Algunos materiales se rompen de forma repentina cuando las fuerzas aplicadas (tensiones y deformaciones) hacen que las fracturas internas (generalmente pequeñas grietas u otros defectos en el interior) se propaguen rápidamente.

Un material autorreparable es una sustancia artificial (sintética) que se repara automáticamente a sí misma sin ningún diagnóstico del problema o intervención de un ser humano.

AGENTES DE REPARACIÓN INTEGRADOS

Los materiales de autor reparación más conocidos tienen micro cápsulas incorporadas llenos de un químico similar al pegamento que puede reparar el daño. 

Si el material se agrieta en el interior, las cápsulas se rompen, el material de reparación se “desprende” y la grieta se sella. Funciona de manera similar a un tipo de adhesivo (pegamento) llamado epoxi, que se suministra en forma de dos polímeros líquidos en recipientes separados (a menudo dos jeringas). 

Cuando se mezclan los líquidos, se produce una reacción química y se forma un fuerte adhesivo (un copolímero).

NOTA Un copolímero es una macromolécula compuesta por dos o más monómeros o unidades repetitivas distintas, que se pueden unir de diferentes formas por medio de enlaces químicos

Materiales Super Resistentes
Un material super resistente  es un material tanto o más fuerte que el diamante. Solo las nanovarillas de diamante agregado han demostrado ser más duras que el diamante. El dibororrenio es más duro que el diamante solo en ciertas direcciones, pero es mucho más blando en otras, debido a su extrema anisotropía. Un material superduro es un material tanto o más fuerte que el diamante. Solo las nanovarillas de diamante agregado han demostrado ser más duras que el diamante. El dibororrenio es más duro que el diamante solo en ciertas direcciones, pero es mucho más blando en otras, debido a su extrema anisotropía. 

La Federación Americana de Sociedades Mineralógicas mide la dureza según la escala de Mohs, las sustancias más duras son calificadas con 10. A continuación, vamos a ver algunos de esos materiales:

5. Wolframio

También llamado tungsteno, es un metal súper resistente a los cambios químicos. No hay otro metal que se conozca que requiera una temperatura mayor para pasar de estado sólido a líquido (punto de fusión: 3.410 ºC), y ningún material en el mundo necesita una temperatura más alta para hervir (punto de ebullición: 5.930 ºC).

Por estas características se usa para la fabricación de filamentos de potentes lámparas o para equipos de soldadura. También se utiliza para blindar vehículos pesados de guerra y misiles, y más recientemente en joyería.

4. El diamante

Desde la antigüedad, la dureza y otras propiedades han hecho del diamente un material muy apreciado, pues además de ser el rey en las vitrinas de las joyerías, tiene múltiples aplicaciones industriales en herramientas de corte y pulido e, incluso, en tecnologías electrónicas debido a sus propiedades semiconductoras.

Su mismo nombre –cuyo significado proviene de la denominación “invencible”– ya deja entrever una de las características principales de esta forma cristalina del carbono, su gran resistencia a ser rayado, por lo cual puede mantener su superficie bien pulida a pesar de agentes externos.

3. Lonsdaleíta

La lonsdaleíta es un polimorfo hexagonal de carbono encontrado en meteoritos, así llamado en honor de Kathleen Lonsdale. Es una forma semejante al diamante, sin embargo hexagonal (polimorfo).

Se le conoce como un “súper cristal” con propiedades excepcionales que lo convierten en uno de los materiales más duros presentes en la naturaleza. Sin embargo, un grupo de investigadores de la Academia de Ciencias de Hungría descubrió que este mineral no sería otra cosa que una forma común de diamante con una estructura cristalina aplastada.

2. Grafeno

Imaginar un material que tiene solo un átomo de grosor, es 10 veces más fuerte que el acero, más duro que el diamante, y además es un fantástico conductor del calor y la electricidad.

ya existe y se llama grafeno. En pocas palabras, el grafeno es una nueva forma estructural del carbono, uno de los elementos más versátiles en el universo.

1. Carbino

El conocido como carbino es una especie de carbono monovalente radicalque contiene un átomo de carbono univalente, eléctricamente neutro, con tres electrones no enlazados.

Se trata de una cadena de átomos de carbono unidos por enlaces triples y simples, alternados por enlaces dobles consecutivos. Es el doble de resistente que los nanotubos de carbono y más fuerte que el grafeno. Es el material que mejor soporta una tensión de rotura o un estiramiento de todos los que existen en nuestro planeta.

Polímero

Descripción

Los polímeros son macromoléculas formadas por la unión mediante enlaces covalentes de una o más unidades simples llamadas monómeros. Estos forman largas cadenas que se unen entre sí por fuerzas de Van der Waals, puentes de hidrógeno o interacciones hidrofóbicas.

Algunas aplicaciones de los polímeros

Un ordenador, cuya carcasa está fabricada con está fabricada con una poliofefina o un policarbonato y que contiene poliuretanos modificados como retardadores de llama, que evitan posibles incendios provocado por el calor generado por los componentes electrónicos. También tengo cerca de mi, la funda del ordenador, quee está fabricada de neopreno, que es el mismo material con el que se hacen los trajes para deportes extremos, como el submarinismo.

La figura siguiente muestra algunas de los artilugios que usamos cotidianamente.

Todos ellos están hechos de polímeros. ¿Y qué es un polímero? Es un término químico que se refiere a sustancias de muy alta masa molecular, formada por la repetición de numerosos fragmentos denominados polímeros. Aunque este no es el lugar para dar un curso sobre polímeros, en las siguientes imágenes se indican algunas definiciones y se aclaran algunos conceptos.

Sin duda, aunque el siglo XX se puede definir de muchas maneras, una de ellas es como la época de los plásticos. 

Este término es de uso popular y se refiere a los polímeros que hemos mencionado anteriormente. 

Macromolécula y polímero son dos conceptos relacionados. 

La macromolécula se refiere a una única entidad de alta masa molcular. Normalmente, en los procesos sintéticos no se obtieene una molécula de tamaño definido, sino que se obtiene un conjunto de macromoléculas que, con la misma estructura básica, difieren en la masa molecular.

El polímero es un conjunto de macromoléculas que se obtienen en un proceso de polimerización (el ensamblaje de los numerosos monómeros).