CuL Es El Beneficio De La CreacióN De Nuevos Materiales?

Por: M.C. Cosme Gómez Pineda Profesor de tiempo completo del Departamento de Ingeniería Industrial, Mecánica y Logística de la UDLAP [email protected] De acuerdo con la historia de la civilización, el ser humano siempre ha estado relacionado a los materiales, ya sean naturales o creados por él. En una línea de tiempo, se pueden ubicar periodos en donde –claramente– se ve la importancia de ciertos materiales, por ejemplo, las edades de piedra, cobre, bronce y fierro.

• El ser humano ha usado los materiales disponibles para diferentes propósitos, como para elaborar su vestimenta, construir su vivienda, fabricar sus utensilios, herramientas, armas y para elaborar objetos artísticos.
• Desde hace mucho tiempo, los materiales no sólo se usan para estos propósitos, sino que también juegan un papel muy importante en la economía y la seguridad; se pueden usar como estrategia para el dominio sobre otros países, por la poca disponibilidad de algunos de ellos en el mundo y la alta demanda que se tiene, por lo que esto último obliga a los países consumidores a buscar materiales nuevos para sustituirlos, crear procesos para reciclarlos, buscar la posibilidad de reutilizarlos o encontrar materiales alternativos en caso de que el suministro se interrumpa.

A pesar de que no existe una forma única de clasificar los materiales, una clasificación que encontramos –frecuentemente– es aquella que los clasifica como metales y sus aleaciones, polímeros y hules, cerámicas y vidrios, y los materiales híbridos. Gracias a la existencia y descubrimiento de nuevos materiales, podemos encontrar diversos dispositivos móviles para uso personal, trenes levitantes, aparatos para la medicina, implantes hechos de materiales que se asemejan a los huesos, a los músculos y a la piel humana; fuselajes y motores para aviones de nueva generación, polímeros autoreparables, vidrios metálicos, grafeno, metamateriales, recubrimientos electrocrómicos y la pintura que brilla en la oscuridad.

• Actualmente, existe interés en crear órganos humanos, como ciertas glándulas, usando la impresión en 3D, aunque se reconoce que este es un problema interdisciplinario, y la arquitectura biológica y los mecanismos celulares son demasiado complejos.
• Los diseñadores necesitan tomar en cuenta el ciclo de vida del material, que comprende la producción como materia prima, la manufactura de la materia prima para obtener un bien, el uso de dicho bien y, finalmente, el reciclado, reutilización o eliminación del bien.

Finalmente, es necesario hablar no sólo de materiales y sus propiedades, sino de «sistemas de materiales» que abarca problemas de cadena de suministro, impacto ambiental, regulaciones gubernamentales y el impacto sobre la salud humana. Descarga el PDF aquí.

¿Qué ventajas tienen los nuevos materiales?

El sector de la automocin ha afrontado el reto de la sostenibilidad medioambiental apostando por una reduccin de sus emisiones de CO 2 para dar respuesta, tanto a las exigencias que impone la ley, como a la demanda de la sociedad que exige, cada vez, ms una conciencia medioambiental a las empresas.

La reduccin de peso en el vehculo elctrico es una de las claves para hacer realidad esta reduccin de las emisiones ya que un vehculo ms ligero requiere menos energa para ser impulsado de forma que su autonoma se ve incrementada respecto a automviles ms pesados con las mismas bateras. Para ello la industria est apostando por la sustitucin de las piezas metlicas por nuevos materiales compuestos que permiten reducir el peso de estas entre un 50% y un 70%.

En este sentido, el proyecto Lightcar, coordinado por Industrias Alegre y contando con la participacin de ITERA Soluciones de Ingeniera, Sinfiny Smart Technologies y Aimplas, Instituto Tecnolgico del Plstico, con el apoyo financiero de la Agencia Valenciana de la Innovacin (AVI), est desarrollando nuevos composites termoplsticos de fibra larga. En la parte del procesado, el proyecto tambin va a permitir disear una clula productiva flexible de alta cadencia para la fabricacin de piezas y que hace posible la integracin en las mismas de los componentes electrnicos. El Proyecto Lightcar ha sido financiado bajo el marco del Programa de Proyectos Estratgicos en Cooperacin, con la cofinanciacin de los fondos Feder de la UE, dentro del Programa Operativo Feder de la Comunitat Valenciana 2014-2020, convocadas por la Resolucin de 14 de enero de 2021, del vicepresidente ejecutivo de la Agencia Valenciana de la Innovacin (AVI), y dirigidas al fortalecimiento y desarrollo del Sistema Valenciano de Innovacin para la mejora del modelo productivo para los ejercicios 2021 a 2023.

¿Qué importancia tienen los materiales en nuestras vidas?

Autor Alejandro Ureña Fernández (Director del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales, Universidad Rey Juan Carlos) Los continuos y espectaculares avances en el campo de los materiales son noticia habitual. La sociedad debe ser consciente de que estos progresos deben estar dirigidos a alcanzar una serie de objetivos sociales, éticos y ambientales que permitan mejorar la calidad de vida, crear salud y conseguir un desarrollo sostenible.

El mundo de los materiales es inmenso y diverso. Los materiales han sido eje central del crecimiento, la prosperidad, la seguridad y la calidad de la vida humana desde el principio de su historia y, lo que es más importante, su conocimiento y desarrollo sigue siendo hoy en día la base del bienestar de nuestra sociedad.

Según establece M. Elices en su artículo “Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Materiales” (en Investigación y Desarrollo Tecnológico: Papeles y Memoria de la Real Académica de Ciencias Morales y Políticas, n.9, 171-175, 2001), en el futuro, la prosperidad de las naciones desarrolladas se basará en tres tecnologías: la Tecnología de la Información, la Biotecnología y la Ciencia e Ingeniería de los Materiales,

1. Las tres ya inciden claramente en el crecimiento económico de las sociedades más avanzadas.
2. Incluso, con el desarrollo de los nuevos sistemas económicos, el mundo seguirá dependiendo de una serie de servicios que requieran de productos físicos, por lo que siempre se necesitarán los materiales.
3. Además, la Ciencia e Ingeniería de los Materiales posibilita a las otras dos tecnologías también nombradas y, junto a éstas, será un factor clave para crear salud, bienestar y empleo.

Sin embargo, hay que tener en cuenta que los materiales por sí mismos no hacen nada, aunque sin los materiales el hombre tampoco puede hace nada. Sólo nuestra capacidad para diseñarlos, obtenerlos, transformarlos y modificarlos, en definitiva conocerlos y comprenderlos, los convierten en medios indispensables para nuestro desarrollo y bienestar.

Los estudios prospectivos realizados en el inicio del presente siglo (por ejemplo, los llevados acabo en el Reino Unido, como es el caso de “Excellence and Opportunity- a Science and Innovation Policy for the 21st Century, DTI, Dec.2000. Cm 4814. http://www.ost.gov.uk/enterprise/dtiwhite/ ) llegaron a la conclusión de que la investigación en Ciencia e Ingeniería de Materiales continua teniendo y tendrá en los próximos años una influencia primordial en el crecimiento económico y en el desarrollo sostenible de nuestra sociedad.

La investigación a largo plazo en el campo de los materiales debe de estar dirigida hacía objetivos sociales, éticos y ambientales para poder ser capaz de mejorar la calidad de vida, crear salud y conseguir un desarrollo sostenible. Una de las principales características de una sociedad industrializada como la nuestra es su extravagancia en el uso de los materiales.

1. Dicha extravagancia es el resultado de un comportamiento a veces compulsivo de nuestra sociedad: no solamente cada día consumimos materiales y más rápidamente, sino que además continuamente aumentamos su diversidad.
2. Este desarrollo frenético da como resultado que cada día aparezcan lo que podríamos considerar nuevos materiales.

Algunos son verdaderamente mejores, o más baratos, que los que existían hasta ese momento; otros combinan propiedades hasta el momento no existentes, lo que permite fabricar nuevos dispositivos o alcanzar efectos insospechados. Esta demanda tan acusada de materiales no se limita a aplicaciones que la sociedad pueda considerar tecnológicamente punteras.

Es verdad que industrias como la aeroespacial, la aeronáutica, la militar, etc; son consideradas como principales usuarias de los desarrollos más espectaculares y las primeras reseñas que inundan nuestros periódicos y noticiarios hacen referencia a estas aplicaciones; como es el caso de la reciente presentación del gigantesco avión de Aribus A380, cuyo fuselaje construido en material compuesto de fibra de carbono de alta resistencia (CFRC) permite aligerar el peso de su estructura de forma espectacular ( https://www.thoughtco.com/chemistry-basics-4133593 ).

Pero basta comparar como eran muchos de los utensilios del día a día hace menos de 20 años y como son ahora, para darse cuenta que nuestras vidas han cambiado al compás marcado por la aparición de muchos de estos nuevos materiales. Algunos ejemplos los encontramos en las prestaciones de muchos de los dispositivos que hacen más fácil y placentera nuestra vida diaria, en nuestro propio hogar, para darse cuenta que, en nuestras cocinas, salones, dormitorios, etc; han entrado, casi sin darnos cuenta, materiales con propiedades y comportamientos hasta hace unos años insospechados.

1. Nuestros paisajes comienzan a cambiar su fisonomía, marcados, a veces como cicatrices, por vías por las que circulan ejércitos de automóviles que consumen su combustible de forma más eficiente y reducen el nivel de sus emisiones, gracias a la incorporación materiales cada vez más ligeros.
2. Es más, incorporamos nuevos elementos que redibujan el paisaje, como es el caso de esos inmensos molinos de viento (aerogeneradores) que participan directamente de ese objetivo de sostenibilidad antes expuesto y que parecen querer retar, en una lucha más que desigual, al propio D.

Quijote, invitándole a chocar la madera de su lanza y el acero de su armadura con la ligereza e inteligencia de sus aspas fabricadas de material compuesto. Incluso admitimos en nuestro propio cuerpo, en ocasiones resignados y en otras por propia voluntad, la presencia de materiales fabricados por el hombre (biomateriales) que nos permiten seguir disfrutando de una calidad de vida, o de un aspecto, razonablemente aceptable.

Sin embargo, este consumo a veces desenfrenado y frenético de materiales nos obliga a encontrar fórmulas para emplear los recursos naturales no renovables de una forma más eficiente, de desarrollar tecnologías de producción más limpias que consuman menos energía y produzcan menos residuos, de reciclar y valorizar dichos residuos, así como de saber emplear materias primas que estén disponibles en mayor abundancia, en lugar de las que irreversiblemente acabarán agotándose.

Bajo estas premisas la investigación y el desarrollo en materiales debe estar regida por dos objetivos clave: eco-eficiencia e innovación radical. Ya en su informe de enero del 2001, el “External Advisory Group (EAG)” de la Comisión Europea encargado de la Key Action denominada “Innovative products, processes and organisation” ( http://europa.eu.int/comm/research/fp5/pdf/products2.pdf ), estableció que, para conseguir una mejora ecológica que pueda ser considerada como radical, los productos fabricados y sus servicio deben ser, al menos, dos veces más duraderos o consumir menos de la mitad de materia prima y energía en su fabricación, respecto a los actuales.

El primer objetivo a cumplir para lograr estos retos es la consecución de una verdadera investigación multidiscipliar, donde químicos, físicos, biólogos e ingenieros estén verdaderamente integrados. El desarrollo de los materiales de esta nueva generación requerirá habilidades que vayan desde la posibilidad de manipular átomos hasta la de unir materiales completamente diferentes entre sí, para conseguir resultados hasta ahora insospechados.

Podemos poner algunos ejemplos en los que se está dirigiendo desde hace años este esfuerzo investigador e innovador:

El desarrollo de la Ciencia y la Tecnología a escala nanométrica o Nanotecnología que incluye temas como la nanofabricación, nanotecnología funcional, componentes y máquinas nanomecánicas, nanotecnología molecular, nanomateriales, etc. (G. Smith, G. Davies, O. Saxl. “Counting the Benefits of Nanotechnbology”, Materials World.8, 10-12.2000). En el caso concreto de los materiales podemos citar el enorme interés que han despertado en los últimos años el desarrollo de los nanomateriales debido, en parte, a las insospechadas propiedades mecánicas, ópticas, eléctricas y magnéticas que presentan los materiales en esta escala de longitudes y, por otra, a los dispositivos que se pueden fabricar o construir con ellos, que permitirán alcanzar nuevas aplicaciones en sectores como el de la salud; en el procesado, almacenaje y comunicación de datos; en los sectores químicos y energéticos; o en el propio transporte aéreo y terrestre. En los próximos años, las investigaciones que se llevan a cabo en el campo de los nanotubos y las nanofibras de carbono, junto con el estudio de su incorporación a matrices de naturaleza polimérica, o incluso metálica o cerámica, abrirá una nueva frontera en el comportamiento y aplicaciones de los materiales compuestos tradicionales, incorporándose al mercado, como una realidad, los que ya hoy se conocen con el nombre de nanocomposites (J. Njuguna, K. Pielichowski “Polymeric nanocomposites for aerospace applications: properties”, Advanced Engineering Materials- 5, 769-778, 2003). Otro de los nuevos campos de estudio para los próximos años seguirá siendo el referido al desarrollo de una nueva generación de biomateriales (H.R. Piehler. “The Future of the Medicine: Biomaterials”, MRS Bulletin.25, 67-70.2000). Los materiales siempre han tenido y continúan teniendo una gran influencia en el sector de la salud; han salvado muchas vidas y continúan mejorando la calidad de vida. El desarrollo de la Biotecnología ha abierto nuevos horizontes en numerosas aplicaciones, no sólo en el campo de la medicina y sino también asociados a campos afines al bienestar, como puede ser el del análisis medioambiental. La primera premisa en el desarrollo de un biomaterial es que éste debe trabajar con el cuerpo y no contra él; esto implica desarrollar nuevas estrategias para su diseño. Por ejemplo, hasta hace relativamente poco tiempo, la investigación y el desarrollo de los biomateriales iba encaminada a la fabricación de materiales inertes; sin embargo, el sistema inmunológico de los pacientes originaba el deposito de tejidos alrededor de los implantes generando, al cabo del tiempo, problemas de inflamación y rechazo. Desde hace unos años, los biomateriales que se diseñan son bioactivos, es decir deben cooperar con los tejidos humanos. Estos desarrollos puede ser la llave para reemplazar las funciones vitales de los órganos que han fallado, alcanzando como objetivo lo que se ha dado a llamar órganos bio-híbridos (R.M. France. “Biomaterials join in the regeneration game”, Materials World.8, 19-21.2000). Incluso, dentro del campo de los biomateriales, no debemos olvidar la necesidad que tenemos de seguir aprendiendo de la naturaleza a fabricar materiales de mejores prestaciones. El desarrollo de fibras de alta resistencia a partir de estudios los estudios de algunas fibras animales (como las de las sedas de las arañas), ( ?id=36 ), es un ejemplo como la naturaleza ha sabido crear biomateriales cuya resistencia aun no ha sido capaz de superar ninguna de las fibras artificiales creadas por el hombre.

Aunque la nanotecnología y la biotecnología parecen ser los dos campos donde los avances de la Ciencia e Ingeniería de Materiales pueden llegar a ser más espectaculares; por ejemplo, ya en 1999, D.O. Weber ( “Nanomedicina”, Health Forum Journal.42, p.32) predijo el empleo la nanotecnología (nano-robots médicos) para limpiar obstrucciones en sistemas circulatorios, eliminar células cancerígenas, monitorizar y diagnosticar enfermedades, tratar enfermedades virales y bacterianas, et; la necesidad de seguir avanzando en los llamados tradicionalmente materiales estructurales no deja de ser otro objetivo prioritario.

En concreto, en la anteriormente citada industria del automóvil en la que los materiales poseen una fuerte incidencia; se ha estimado que en ella la inversión en materiales asciende al 42 %, mientras que en mano de obra sólo supone el 25 % del coste final. Estos datos son un claro ejemplo de la necesidad de dominar y desarrollar nuevas tecnologías de procesado de los materiales, a la vez que se explota la utilización de nuevos materiales, en la dirección de producir estructuras más resistentes y ligeras, para optimizar el consumo de carburante y aumentar la seguridad y el confort.Más exigente aún son las industrias aeronáutica y espacial, donde las condiciones de funcionamiento son extremas y los niveles de seguridad exigidos máximos. La importancia de este sector queda reflejado si consideramos que, durante el año 2000, más de un millón de personas estaban empleados en este sector. Así, a los retos de aligerar peso en las estructuras, ya puestos como ejemplo en este artículo, hay que resaltar los requerimientos de materiales para aplicaciones a alta temperatura. A este campo contribuyen tanto el desarrollo de las múltiples tecnologías de recubrimiento y modificación superficial de los materiales, en lo que ha dado en llamarse Ingeniería de Superficies (A. Matthews. “The future´s bright for Surface Engineering”. Materials World.6, 346-347.1998), como el diseño y fabricación de nuevos materiales compuestos de matriz cerámica o el posible empleo de intermetálicos se presentan como una opción fascinante a las superaleaciones en los sistemas de propulsión por combinar excelentes comportamientos a alta temperatura y densidades relativamente bajas, junto a puntos de fusión elevados y difusividades intrínsecamente bajas.

No podemos olvidar tampoco, el avance que las tecnologías asociadas con la comunicación, procesado y almacenaje de información y que se han dado en denominar Tecnologías de la Información, han tenido en los últimos años, gracias al desarrollo de un tipo de materiales de altísimas prestaciones y muy bajo costo que se denominan de forma genérica materiales funcionales (P.

Chaudhari. “Information Technology: A Play of Materials”, MRS Bulletin.25, 55-62, 2000). El diseño de este tipo de materiales permitió en su momento la sustitución de los conductores metálicos tradicionales por fibra óptica, en sistemas de transmisión de la comunicación, aumentando la eficacia y disminuyendo significativamente el coste.

Los avances en microelectrónica están ahora dirigidos a la producción de componentes monoelectrónicos y geometrías no planares, así como a la sustitución del silicio por otros materiales semiconductores, tales como el arseniuro de galio. Estos y otros posibles ejemplos dentro de sectores tan importantes como los revisados en este artículo y en otros, entre los que podríamos citar el papel de los materiales en la generación de energía (B.L.

1. Eyre y J.R. Matthews.
2. Materials for Power Industry”,
3. MRS Buletin, 26, 547-554, 2001), en la construcción y edificación (T.N. Gupta.
4. Materials for the Human Habitat”,
5. MRS Bulletin.25, 60-63.2000.) o los no menos importantes aspectos relacionados con la investigación en ecomateriales (K.
6. Halada, R. Yamamoto.

“The Current Status of Research and Development on Ecomaterials around the World” MRS Buletin, 26, 871-879, 2001), sirven para ilustrar la importancia que la Ciencia e Ingeniería de los Materiales posee en el desarrollo de una serie de tecnologías que marcarán en los próximos años el estado de bienestar de nuestra sociedad.

¿Cuáles son los usos de los nuevos materiales?

Los nuevos materiales y su aplicacion Esta época está caracterizada por el descubrimiento de nuevos materiales que nos está ofreciendo posibilidades tecnológicas solo soñadas en la ciencia ficción. La nanotecnología empieza a ser posible por el desarrollo de estos materiales, pues al lograr la miniaturización solo es posible cuando se encuentran propiedades muy especiales de ciertos elementos que permiten que se pueda manipular casi al nivel del átomo.

La física, la química y la informática,han hecho posible este avance, y uno de los elementos que ha hecho posible esta nueva generación de materiales es el Carbono, su composición es muy especial El carbono, tiene una estructura cristalina y lo encontramos en forma de grafito o del diamante, también puede convertirse en materiales con cualidades únicas que están cambiando toda la industria, pues no solo son más resistentes que el acero, sino que son extremadamente livianos, excelentes conductores eléctricos, que los hacen imprescindibles en la electrónica.

De igual forma el descubrimiento de ciertas propiedades de algunos elementos o tierras raras como las denominan crean nuevas posibilidades tecnológicas que hacen posible la aparición de nuevos dispositivos con mayor eficiencia y un consumo energético cada vez menor.

1. Veamos entonces algunas de las formas que están tomando estos materiales y como están cambiando todo el sentido de las nuevas materias primas.
2. 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.

Los avances de la física y la aparición de la electrónica combinada con los progresos de la ciencia de los materiales han dado lugar a circuitos eléctricos y electrónicos muy reducidos capaces de controlar señales eléctricas de muy baja intensidad, gracias a nuevos materiales eléctricos como: Semiconductores: Materiales como el silicio, galio o selenio, arseniuro de galio, etc., cuya resistencia al paso de la corriente depende de factores como la temperatura, la tensión mecánica o el grado de iluminación que se aplica.

Con ellos se fabrican microchips para ordenadores y circuitos de puertas lógicas. Superconductores: Materiales como el mercurio por debajo de 4 K de temperatura, nanotubos de carbono, aleaciones de niobio y titanio, cerámicas de óxidos de itrio, bario y cobre, etc., que, al no oponer resistencia al paso de la corriente eléctrica, permiten el transporte de energía sin pérdidas.

1. Piezoeléctricos: Materiales como el cuarzo, la turmalina, cerámicas y materiales plásticos especiales, dotados de estructuras microcristalinas, que poseen la capacidad de transformar la energía mecánica en eléctrica y viceversa.
2. Se utilizan como sensores y actuadores en dispositivos electrónicos como relojes, encendedores, micrófonos, radares, etc.

Otros nuevos materiales son: Siliconas: Polímeros en los que las cadenas están formadas por silicio en lugar de carbono. Son materiales muy flexibles, ligeros y moldeables. Son aislantes del calor y de la electricidad y no les afectan ni el agua, ni las grandes variaciones de temperatura.

1. No sufren rechazo en tejidos vivos.
2. Se usan para fabricación de revestimientos exteriores, tapar y sellar grietas, fabricación de prótesis e implantes, material quirúrgico, cirugía estética, etc.
3. El coltán: formado por dos minerales, la columbita y la tantalita, de los que se extraen el tántalo y el niobio, metales necesarios para la fabricación de microprocesadores, baterías de móviles, componentes electrónicos, aleaciones de acero para oleoductos, centrales nucleares, etc.

El 80% de las reservas conocidas se encuentra en la República Democrática del Congo. Por ello hay en esta región una amplia zona de conflicto y de guerras por el control de las minas de diamantes, oro, uranio y coltán. La fibra óptica: son fibras constituidas por un núcleo central de vidrio muy transparente, dopado con pequeñas cantidades de óxidos de germanio o de fósforo, rodeado por una fina capa de vidrio con propiedades ópticas ligeramente diferentes.

Atrapan la luz que entra en ellas y la transmiten casi íntegramente. Materiales inteligentes, activos o multifuncionales : materiales como los recubrimientos termo crómicos, capaces de responder de modo reversible y controlable a diferentes estímulos físicos o químicos externos, cambian de color según la temperatura, en caso de incendio, movimientos, esfuerzos, etc.

Se utilizan como sensores, actuadores, etc. en domótica y sistemas inteligentes de seguridad. Materiales con memoria de forma: materiales como las aleaciones metálicas de níquel y titanio, variedades de poliuretano y poliestireno capaces de «recordar» la disposición de su estructura espacial y volver a ella después de una deformación.

Se utilizan en sistemas de unión y separación de alambres dentales para ortodoncia, películas protectoras adaptables y válvulas de control de temperatura. Materiales híbridos: materiales formados por una fibra y una matriz, como fibras de vidrio y de carbono con una matriz de poliéster o matriz metálica o de cerámica.

Son materiales ligeros y de gran resistencia mecánica y altas temperaturas, utilizados en la industria aeronáutica y de embarcaciones, en motores y reactores de aviación. : Los nuevos materiales y su aplicacion

¿Qué son los nuevos materiales en la tecnología?

Los nuevos materiales son aquellos que se han desarrollado recientemente o que están en proceso de desarrollo y que tienen propiedades especiales o mejoras significativas en comparación con los materiales convencionales, Estos materiales pueden ser de diversos tipos, como metales, polímeros, compuestos, cerámicos, materiales nanométricos, materiales superconductores, entre otros.

Estos materiales pueden tener propiedades mejoradas en términos de dureza, resistencia, conductividad térmica y eléctrica, resistencia a la corrosión, entre otras, lo que los hace muy útiles en diversas aplicaciones industriales y tecnológicas, Algunos ejemplos incluyen los materiales compuestos de fibra de vidrio y resina, los materiales superconductores a alta temperatura, los materiales nanométricos como el grafito y los polímeros conductores.

En la actualidad, el desarrollo de nuevos materiales es un área de investigación muy importante y activa, ya que estos materiales pueden tener un gran impacto en la tecnología y en la industria, y pueden ser utilizados en una gran variedad de aplicaciones, desde la fabricación de componentes electrónicos hasta la construcción de edificios y estructuras.

¿Qué beneficios tiene el uso de materiales tradicionales?

Ventajas – Del sistema de construcción tradicional podemos destacar los siguientes beneficios:

Se utilizan materiales más naturales, que requieren menos procesos de transformación. Por ejemplo: madera, cal, piedra y ladrillos. Son de larga vida porque se caracterizan por ser fuertes y perdurables. Las que son hechas en ladrillo quedan aisladas adecuadamente del exterior, pero se necesita una mano de obra especializada. Como son sistemas que se vienen trabajando desde hace muchos años, son fáciles de reformar o reparar, porque hay muchos especialistas en este tipo de construcción.

¿Cuál es el material más nuevo del mundo?

Estaneno – El estaneno es un nuevo material que todavía está siendo desarrollado por la ciencia, pero que tiene un potencial enorme en el campo de la electrónica debido a su superconductividad y a su capacidad para aislar el calor, Está compuesto por átomos de estaño desplegados en una sola capa.

• La propiedad más revolucionaria del estaneno es su poder para conducir la electricidad sin oponer ningún tipo de resistencia, es decir, con una eficiencia energética del 100 % (mayor incluso que la del grafeno).
• Su puesta en marcha supondría la posibilidad de crear ordenadores, baterías y dispositivos de telefonía móvil mucho más rápidos y eficientes que los actuales.

Estos son algunos de los materiales del futuro que más se van a utilizar durante las próximas décadas. Si te interesa saber más sobre los avances en la ciencia, la innovación industrial y la tecnología de obtención de nuevos materiales, no dudes en seguir leyendo nuestro blog,

¿Cuál es la importancia de los materiales en la tecnologia?

Gracias a los Materiales, nuestra Sociedad se ha hecho cada vez más compleja, tecnológica, segura y refinada. Nuestro modus vivendi actual no sería posible sin los nuevos metales, plásticos, vidrios, cerámicos, biomateriales, fibras, materiales electrónicos, compuestos que han surgido en los últimos cinco decenios.

¿Cuál es el impacto que los materiales causan en la sociedad?

El drástico aumento en el uso de combustibles fósiles, metales y otros materiales agudizará el cambio climático, aumentará la contaminación atmosférica, reducirá la biodiversidad y finalmente conducirá al agotamiento de los recursos naturales.

¿Qué son los materiales y cuál es su importancia?

La importancia de los materiales en el diseño industrial

El es considerado creativo y técnico a la vez ya que consiste en crear y desarrollar productos nuevos, con el objetivo de satisfacer las necesidades de un determinado grupo de consumidores.Los materiales son materias primas que se someten a procesos que pueden ser físicos y/o químicos con el fin de obtenerlos preparados y disponibles para la elaboración de productos y son los que le permiten al diseñador determinar si el producto resuelve las necesidades funcionales para las que fue creado y si logra la aceptación del consumidor.En el proceso de ideación de un producto, desde la etapa de ideación, el diseñador puede hacerse una idea de los materiales que puede utilizar para elaborarlo basándose en las necesidades que el producto pretender satisfacer, siempre y cuando el diseñador tenga conocimiento de las distintas características que los materiales poseen, ya que la elección de estos es clave para determinar si el producto al final funcionara o no.Durante este proceso de elección, luego de evaluar las características de los materiales, es ideal hacer pruebas con los materiales probables y con esto es mas fácil averiguar la aceptación y el óptimo funcionamiento del resultado final, aunque ralentice el proceso da mejores resultados.

¿Cuál es el objetivo del diseño de nuevos materiales?

¿Qué son? Los nuevos materiales son el resultado del desarrollo científico y tecnológico actual. La creación de estos nuevos materiales se basa fundamentalmente en el conocimiento de las moléculas y los átomos, con los cuales, se quiere llegar a crear materiales con las propiedades necesarias para necesidades específicas. La fibra de carbono, La fibra de carbono es un material perteneciente a la familia de los polímeros cuyas propiedades son el producto de la versatilidad que ofrece el elemento carbono. Sus aplicaciones se pueden encontrar en la aeronaútica, en la industria del transporte, en el deporte La fibra de carbono esta compuesta por muchos hilos de carbono.

El método mas común de obtener filamentos de carbono es la oxidación y pirólisis térmica del PAN (poliacrilonitrilo), un polímero usado para crear muchos materiales sintéticos. Como todos los polímeros, el PAN forma largas cadenas de moléculas, alineadas para hacer el filamento continuo. Cuando se caliente el PAN en correctas condiciones de temperatura, las cadenas PAN se juntan lado a lado, para formar cintas de grafeno.

El grafeno se hila y tras mezclarlo con el oxígeno se consigue una estructura hexagonal, que dará lugar a la fibra de carbono. Propiedades de la fibra de carbono. Las propiedades de la fibra de carbono varían según los hilos de carbono, que se le añadan al compuesto. -Tiene una resistencia 3 veces mayor que la del acero -Su densidad es bastante/muy baja. – La elasticidad es variable, dado que se ofrece una amplia gama, desde 240 hasta 400. FIBRA DE CARBONO El coltán El coltán es una mezcla de los minerales columbita (una mena de columbio o niobio) y tantalita (una mena de tantalio). El coltán es de color gris metálico oscuro y de él se extrae el tántalo. La columbita está compuesta por óxidos de niobio, hierro y manganeso, y la tantalita está compuesta por óxido de tántalo, hierro y manganeso. Propiedades y aplicaciones del coltán. Tienen cualidades muy afines. El tantalio ofrece una resistencia excepcional a la erosión y tiene una gran capacidad conductora de corriente eléctrica por lo que es vital en la industria de componentes electrónicos: optimiza el consumo de corriente eléctrica en los chips de novísima generación y se utiliza, entre otros, en los teléfonos portátiles, en las tele cámaras y en los ordenadores portátiles y juegos electrónicos. Más propiedades y usos. También del coltan se extrae el niobio, de gran utilidad en la industria aeronáutica para fabricar aceros inoxidables para las turbinas de los motores a reacción. Resisten mucho mejor las altas temperaturas y la cavitación, mejorando por tanto su durabilidad y el ahorro de combustible. Coltán Fibra de vidrio Es un material fibroso, perteneciente a la familia de los composites, que se obtiene al hacer fluir vidrio fundido a través de una pieza de agujeros muy finos (espinerette) y al solidificarse tiene suficiente flexibilidad para ser usado como fibra. Propiedades de la fibra de vidrio Sus principales propiedades son: buen aislamiento térmico, inerte ante ácidos, soporta altas temperaturas. Estas propiedades y el bajo precio de sus materias primas, le han dado popularidad en muchas aplicaciones industriales La fibra de vidrio, también es usada para realizar los cables de fibra óptica utilizados en el mundo de las telecomunicaciones para transmitir señales lumínicas, producidas por láser o LEDs. Fibra de vidrio y fibra óptica Nanotubos Los nanotubos se componen de una o varias láminas de grafito u otro material enrolladas sobre sí mismas. Algunos nanotubos están cerrados por media esfera de fullerene, y otros no están cerrados. Existen nanotubos monocapa (un sólo tubo) y multicapa.

Los nanotubos tienen un diámetro de unos nanometros y, sin embargo, su longitud puede ser de hasta un milímetro, por lo que dispone de una relación longitud:anchura tremendamente alta y hasta ahora sin precedentes. La investigación sobre nanotubos de carbono es tan apasionante (por sus múltiples aplicaciones y posibilidades) como complejo (por la variedad de sus propiedades electrónicas, termales y estructurales que cambian según el diámetro, la longitud, la forma de enrollar).

El carbono según la forma en que se estructure puede dar lugar a grafito( unión entre capas débil), a fibra de carbono (mas fuerte la unión entre capas) y a nanotubos de carbono(la unión mas fuerte entre capas de carbono) Propiedades de los nanotubos Los nanotubos de carbono son las fibras más fuertes que se conocen. Un solo nanotubo perfecto es de 10 a 100 veces más fuerte que el acero por peso de unidad y poseen propiedades eléctricas muy interesantes, conduciendo la corriente eléctrica cientos de veces más eficazmente que los tradicionales cables de cobre Los nanotubos de carbono, además de ser tremendamente resistentes, poseen propiedades eléctricas interesantes.

Una capa de grafito es un semi-metal. Esto quiere decir que tiene propiedades intermedias entre semiconductores (como la silicona en microchips de ordenador, cuando los electrones se muevan con restricciones) y metales (como el cobre utilizado en cables cuando los electrones se mueven sin restricción).

Cuando se enrolla una capa de grafito en un nanotubo, además de tener que alinearse los átomos de carbono alrededor de la circunferencia del tubo, también las funciones de onda estilo mecánica cuántica de los electrones deben también ajustarse. Este ajuste restringe las clases de función de onda que puedan tener los electrones, lo que a su vez afecta el movimiento de éstos. Nanotubos Humo helado y metamateriales Humo helado: El aerogel es uno de los nuevos materiales más prometedores, incluso por su aspecto nebuloso. Entre sus propiedades se destacan el hecho de ser casi tan liviano como el aire y al mismo tiempo muy resistente, así como su sorprendente capacidad como aislante térmico, lo cual lo vuelve sumamente atractivo para diversas aplicaciones.

Su composición es de silicio, de carbono y de diferentes metales, aunque la mayor proporción del compuesto (hasta el 98%) siempre es aire. Algunos tipos de aerogel se trituran en un polvo tan fino que pueden bloquear las traqueas, por donde respiran los insectos. Su estructura cavernosa es un excelente filtro y es un buen catalizador.

La NASA los utiliza para recolectar partículas del cometa Wild-2. Metamateriales: Se trata de materiales que al ser tratados y reordenados a nivel nanométrico, adquieren propiedades que no existen en la naturaleza, Su desarrollo está en las etapas iniciales y las primeras aplicaciones se asocian al campo de la óptica. Aerogel y metamateriales

¿Que nos permite transformación los materiales?

Unidad #9 – Transformación de Materiales (Julio 2023) LA TRANSFORMACIÓN DE MATERIALES Los materiales ocupan un lugar protagónico en nuestra vida. Son indispensables en el trabajo, en el estudio, en la vestimenta, en la alimentación, en la salud, y también en los marcos políticos y los acuerdos internacionales en los que se basa la economía de un país.

1. Incluso, muchas de las guerras pueden interpretarse como la disputa por la posesión de algún material: tierra, agua, petróleo, alimentos, etc.
2. Los grandes avances que el ser humano ha realizado a lo largo de la historia, en general, están vinculados con uno o con muchos materiales diferentes.
3. ¿Se puede negar acaso la importancia que cobró en cada momento histórico el hecho de poder manejar y ser “dueño” del hierro, del papel, del polietileno e inclu so, actualmente de la fibra óptica? Saber más sobre los materiales puede ayudarte a comprender mejor algunas cuestiones presentes todos los días en tu vida.

Los actuales avances científicos y el desarrollo tecnológico permiten contar con una gran variedad de materiales diferentes. Hoy se pueden extraer u obtener, procesar, modificar y utilizar una cantidad mucho mayor de materiales que en cualquier otro momento a lo largo de toda la historia conocida de la humanidad.

• Las materias primas son recursos naturales a partir de los cuales obtenemos otros materiales. Las principales materias primas son:
• a) Aire : está compuesto por nitrógeno ( %), oxígeno ( %) e hidrógeno ( %) y otros elementos en cantidades muy pequeñas. Del aire se aprovecha el nitrógeno para obtener amoníaco (NH 3 ), ácido nítrico (HNO 3 ), fertilizantes
• b) Agua : (H 2 O), para elaborar alimentos, bebidas
• c) Rocas y minerales:
• de ellos obtenemos metales, cerámicas, vidrios, cementos
• d) Petróleo:
• cadena de átomos de carbono e hidrógeno a partir de la cual se obtienen productos como la
• gasolina, gasóleo, querose no además de los compuestos necesarios para obtener plásticos.
• e) Vegetales: proporcionan fibras, resinas, pigmentos
• f) Animales: para obtener grasas, seda, cuero, abonos

La transformación de los materiales se puede definir como el proceso por el cual se realiza la extracción de la materia prima, la cual es transformada en las fábricas e industrias para desarrollar un producto y poder ser utilizado por los seres humanos cumpliendo diferentes funciones.

1. Los materiales naturales
2. son los que se usan sin haber sufrido transformación previa, es decir, se emplean tal cual lo hemos obtenido de la naturaleza. Por ejemplo: la piedra, la madera
3. Los materiales transformados

se obtienen sometiendo la materia prima a procesos físicos y químicos. Las propiedades de estos materiales son parecidas a las de la materia prima de la que proceden. Ejemplos: vidrios, cerámicas Los materiales sintéticos se preparan por polimerización (reacción química) de la materia prima.

• Extracción : de la naturaleza de obtienen la materia prima (troncos de los árboles).
•  Transformación : a partir de la madera triturada, mediante procesos químicos se obtiene el papel (material de uso técnico).
•  Elaboración : con el papel podemos fabricar multitud de productos (cuadernos, libros, folios,).
•  Utilización : los productos utilizados se convierten en productos de desecho.
•  Reciclado : podemos obtener a partir de los productos desechados nueva materia
• prima

1. Reciclando los productos desechados cerramos el ciclo. De esta forma obtenemos dos grandes ventajas:
2. No generamos más residuos:
3. es decir, los productos desechados no van al vertedero, evitando de esta forma que se creen focos de contaminación.
4. No agotamos los recursos naturales:
5. ya que al crear nueva materia prima con el reciclado no tenemos que obtenerla de la naturaleza (muchos recursos naturales no son renovables)

Las técnicas de trasnformación de los materiales se basan en las propiedades de los mismos. Por las características de los metales podemos aplicar las siguientes técnicas de transformación:

Forja : Es la técnica de trabajo más primitiva, en ella el metal se calienta al rojo vivo para luego darle la forma deseada a golpe de martillo.

Matizado, estampado y troquelado : A medida que fue necesario producir un gran número de piezas iguales, fueron creándose nuevos métodos de forja basados en la utilización de moldes o matrices. El metal a forjar se comprime con una prensa hasta que adquiere la forma de la matriz.

Laminado : Es otra variedad de la forja, se trabaja el metal en caliente haciéndolo pasar entre dos rodillos que giran en sentido contrario. Los rodillos comprimen el metal a medida que lo arrastran. Si las chapas a laminar son finas no hace falta calentarlas.

Torneado : El metal se hace girar mientras una herramienta con filo le saca material en forma de viruta

Fundición : Los metales no solo se pueden trasformar por ser sometidos a algún tipo de esfuerzo que le provoca un cambio en su forma, sino que también se pueden someter al calor hasta llevarlo al estado líquido para luego introducirlo en un molde hasta que solidifica

En los plásticos podemos realizar las siguientes transformaciones:

Inyección : En el moldeado por inyección los gránulos de plásticos por acción del calor se transforman en una masa plástica que se introduce por una inyectora en un molde que posee la forma que se desea. Luego el plástico se enfría, se abre el molde y se extrae la pieza.

Extrusión : El plástico ablandado por acción del calor sale por una boquilla que posee la forma que se desea dar a la pieza; se asemeja a la pasta dentífrica saliendo por su recipiente. Por acción del aire o el agua el material se enfría al salir de la boquilla.

• Termoformado : Se calienta una plancha termoplástica que se encuentra apoyada sobre un molde hasta lograr que se ablande. Un compresor de aire ubicado por debajo del molde hace vacío, forzando al material a copiar la matriz.

En el trabajo en madera podemos:

Pulido y limado : Por medio del frotamiento se logra pulir o rebajar la superficie de la pieza.

Aserrado : Por medio de diferentes herramientas se puede cortar la madera.

Taladrado : Se utiliza para obtener orificios redondos en los que por lo general luego se encajan otros elementos

Torneado : La madera se hace girar mientras una herramienta de corte se encarga de arrancar el material sobrante en forma de viruta.

Cada material posee ciertas propiedades que lo caracterizan y cada técnica de transformación aprovecha alguna de esas propiedades. Así, las técnicas para trabajar los metales aprovechan la propiedad que estos tienen de ablandarse o licuarse cuando se los calienta hasta altas temperaturas y de afinarse, estirarse o adaptarse a la forma de un molde.Las propiedades de las maderas, en cambio, no permiten realizar modificaciones en la forma del material mediante cambios de temperatura y aplicación de presión.

• Las técnicas que modifican la forma sin extraer material se denominan técnicas de transformación sin arranque de materia o sin arranque de viruta.
• Se pueden realizar en metales, plástico y cerámico.
• Las técnicas de transformación que extraen material para dar forma se denominan técnicas de transformación con arranque de materia o con arranque de viruta.

Se pueden realizar en maderas, metales y cerámicos. Debido a que las técnicas de transformación utilizadas para el trabajo de materiales están en relación con las propiedades que estos tienen, es de esperar que materiales con propiedades semejantes puedan ser trabajados mediante técnicas semejantes.

¿Cómo funcionan los materiales inteligentes?

QUÉ SON LOS MATERIALES INTELIGENTES – Los smart materials son materiales manipulados para responder de forma controlable y reversible, modificando alguna de sus propiedades, a estímulos externos como pudiera ser determinada tensión mecánica o cierta temperatura, entre otros.

¿Qué es la ciencia de los nuevos materiales?

La ciencia de materiales es la disciplina científica encargada de investigar la relación entre la estructura y las propiedades de los materiales, Paralelamente, conviene matizar que la ingeniería de materiales se fundamenta en esta, las relaciones propiedades-estructura-procesamiento-funcionamiento, y diseña o proyecta alguna estructura posible del material, para conseguir un conjunto predeterminado de propiedades.

La ciencia de materiales es, por ello mismo, un campo multidisciplinario que estudia los conocimientos fundamentales sobre las propiedades físicas macroscópicas de los materiales y los aplica en varias áreas de la ciencia y la ingeniería, consiguiendo que estos puedan ser utilizados en obras, máquinas y herramientas diversas, o convertidos en productos necesarios o requeridos por la sociedad.

Incluye elementos de la química y física, así como las ingenierías química, mecánica, civil, eléctrica, medicina, industrial, biología y ciencias ambientales, Con la atención de los medios puesta en la nanociencia y la nanotecnología en los últimos años, la ciencia de los materiales ha sido impulsada en muchas universidades. Tetraedro de la ciencia de materiales, que refleja las diferentes disciplinas de esta ciencia: Estructura, proceso, funcionamiento y propiedades. A pesar de los espectaculares progresos en el conocimiento y en el desarrollo de los materiales en los últimos años, el permanente desafío tecnológico requiere materiales cada vez más sofisticados y especializados.

¿Qué son beneficios materiales?

Los servicios ecosistémicos son la multitud de beneficios que la naturaleza aporta a la sociedad. La biodiversidad es la diversidad existente entre los organismos vivos, que es esencial para la función de los ecosistemas y para que estos presten sus servicios.

Ecosistemas- elementos vivos que interaccionan entre sí y con sus entornos no vivos- que proporcionan beneficios, o servicios, al mundo. Los servicios ecosistémicos hacen posible la vida humana, por ejemplo, al proporcionar alimentos nutritivos y agua limpia; al regular las enfermedades y el clima; al apoyar la polinización de los cultivos y la formación de suelos, y al ofrecer beneficios recreativos, culturales y espirituales.

Si bien se estima que estos bienes tienen un valor de 125 billones de USD, no reciben la atención adecuada en las políticas y las normativas económicas, lo que significa que no se invierte lo suficiente en su protección y ordenación. En la siguiente sección, podrá obtener más información sobre los cuatro tipos de servicios que prestan los ecosistemas mundiales.

1. La biodiversidad comprende tanto la diversidad dentro de una especie o un ecosistema como la diversidad entre especies o ecosistemas.
2. Los cambios en la biodiversidad pueden influir en el suministro de servicios ecosistémicos.
3. La biodiversidad, al igual que los servicios ecosistémicos, ha de protegerse y gestionarse de forma sostenible.

La FAO respalda y potencia tanto los servicios ecosistémicos prestados por la agricultura, la ganadería, la pesca y la acuicultura, y la actividad forestal y de las áreas silvestres, como los que se prestan a estos sectores. Para obtener más información, lea la sección de antecedentes,

1. La base de recursos naturales y los servicios ecosistémicos son los cimientos de todos los sistemas agrícolas y alimentarios.
2. Con vistas a garantizar la prestación de servicios ecosistémicos esenciales, es necesario respaldar y mantener las funciones de los ecosistemas y proteger la biodiversidad.
3. Este es uno de los principales ámbitos de trabajo de la FAO.

La agricultura, la ganadería, la actividad forestal y la pesca se benefician de los servicios ecosistémicos y, a su vez, los proporcionan, Los efectos que estos sectores producen en los servicios ecosistémicos pueden ser positivos o negativos, por ejemplo:

Efectos positivos	Efectos negativos
La agricultura proporciona hábitats a las especies silvestres y crea paisajes con valor estético	Los plaguicidas, así como la homogeneización del paisaje, pueden reducir la polinización natural
Los bosques ayudan a mantener ecosistemas acuáticos saludables y proporcionan fuentes fiables de agua limpia	La deforestación y la ordenación deficiente pueden hacer aumentar las inundaciones y los corrimientos de tierras durante los ciclones
Los excrementos animales pueden ser una fuente importante de nutrientes y de dispersión de semillas y pueden mantener la fertilidad de los suelos en los pastizales	El exceso de excrementos animales y su gestión deficiente pueden conllevar la contaminación del agua y poner en peligro la biodiversidad acuática
La acuicultura sostenible e integrada puede mejorar la función de protección contra inundaciones que ejercen los manglares	La pesca excesiva tiene consecuencias devastadoras en las comunidades de los océanos, puesto que desestabiliza la cadena alimentaria y destruye los hábitats naturales de numerosas especies acuáticas

son los beneficios materiales que las personas obtienen de los ecosistemas, por ejemplo, el suministro de alimentos, agua, fibras, madera y combustibles. son los beneficios obtenidos de la regulación de los procesos ecosistémicos, por ejemplo, la regulación de la calidad del aire y la fertilidad de los suelos, el control de las inundaciones y las enfermedades y la polinización de los cultivos. son necesarios para la producción de todos los demás servicios ecosistémicos, por ejemplo, ofreciendo espacios en los que viven las plantas y los animales, permitiendo la diversidad de especies y manteniendo la diversidad genética. son los beneficios inmateriales que las personas obtienen de los ecosistemas, por ejemplo, la fuente de inspiración para las manifestaciones estéticas y las obras de ingeniería, la identidad cultural y el bienestar espiritual.

¿Qué beneficios educativos aportan los materiales didácticos?

Los materiales educativos promueven el pensamiento crítico y creativo – Las herramientas educativas también promueven el aprendizaje activo. Es decir, ayuda a los estudiantes a adquirir habilidades para analizar, sintetizar y aplicar sus conocimientos en clase. Además, favorecen el desarrollo de su razonamiento lógico y pensamiento creativo.

¿Qué beneficios tiene el uso de material reciclable en la construcción?

Beneficios del uso de materiales reciclados en construcción – Son muchos los beneficios de este tipo de materiales, su principal repercusión a corto plazo es cuidar el medio ambiente, dándole una segunda vida a los materiales pero, hay muchos más. Construir con material reciclado ayuda a reducir los costes de las diferentes partes del proceso, además también favorece la eficiencia energética, lo que se traducirá en un ahorro para el propietario cuando haga uso de la vivienda.

Los materiales reciclados en construcción también nos aportan beneficios para la salud ya que en sus procesos de elaboración se tienen en cuenta parámetros de sostenibilidad, evitando así materiales que han pasado por intensos procesos químicos y emiten compuestos volátiles al ambiente de la vivienda durante años.

Se reducen las emisiones de CO2 de su fabricación, en la mayoría de los casos, la transformación de los materiales reciclados requiere un 60% menos de energía para realizar el proceso. Además se evita la producción de nuevos materiales que ya no serán necesarios y en muchos casos se mejoran las prestaciones respecto a los materiales convencionales.

1. Un claro ejemplo son los azulejos ultrarresistentes que ha creado Veena Sahajwalla, a partir de prendas de ropa recicladas.
2. Estos azulejos pueden tener acabado de madera, cerámica o loza y muestran resistencia al fuego y el agua evidenciando así que los nuevos materiales reciclados para la construcción pueden abrirnos un mundo de posibilidades,

Si queremos conseguir que la cocircularidad funcione debemos crear casos de uso para los materiales resultantes de los procesos de clasificación y reciclaje de modo que vuelvan a aportar valor.

¿Cómo se han producido nuevos materiales?

El proceso de diseño desde la génesis de los materiales Marina Andrea Baima * (*) Diseñadora Industrial, Posgrado en Gestión de Ciudades y Emprendimientos Creativos, maestrando en Ciencia Tecnología y Sociedad. Especializada en gestión estratégica CTI y dirección de proyectos centrados en las bioeconomías y el conocimiento colectivo.

• Resumen: Las nuevas dinámicas de generación de producción y difusión del conocimiento, y la interrelación con las plataformas de innovación aplicadas a los sistemas productivos locales, definen nuevos escenarios de innovación.
• La profunda comprensión de las operatorias de la complejidad contemporánea amplia el espectro de acción del proceso proyectual.

La inclusión de la génesis de los materiales en el proceso proyectual redefine las posibles hipótesis de diseño y fomenta una dinámica de co-creación entre múltiples disciplinas. Palabras clave: nuevos materiales – diseño industrial – innovación abierta – co construcción.

Abstract: The new dynamics of generation of production and diffusion of knowledge, and the interrelation with innovation platforms applied to the local production systems, define new innovation scenarios. The deep understanding of the operations of contemporary complexity expands the spectrum of action of the design process.

The inclusion of the genesis of materials in the design process redefines the possible design hypotheses and encourages a dynamic of co-creation between multiple disciplines. Key words: new materials – industrial design – open innovation – co-construction.

Resumo: As novas dinâmicas de geração de produção e difusão do conhecimento, e a inter-relação com as plataformas de inovação aplicadas aos sistemas produtivos locais, definem novos cenários de inovação. A profunda compreensão das operatórias da complexidade contemporânea estende o espectro de ação do processo Projetual.

A inclusão da gênesis dos materiais no processo Projetual redefine as possíveis hipóteses de design e propicia uma dinâmica de co-criação entre múltiplas disciplinas. Palavras chave: novos materiais – design industrial – inovação aberta – co-construção.

Introducción En el marco de un cambio de paradigma en las tecnologías y modos de producción, la generación de nuevos diagramas de producción del conocimiento, como la innovación abierta y la co-creación, surgen en un contexto en el cuál se le demanda a las industrias manufactureras una creciente diferenciación de sus productos.

Asimismo, la relevancia de las actividades de base tecnológica digital son cada vez más pronunciadas, y es creciente la vinculación de los productos a valores de sustentabilidad social, ecológica y cultural. Sobre la base de estas explotaciones, el diseño toma dimensiones cada vez más complejas.

Este estudio pretende contribuir al análisis del diseño, como objeto de co-creación, a partir de un paquete de metodologías que orientan, ordenan y traducen procesos que favorecen la apertura de sus fronteras y promueven como resultado el desarrollo de nuevos materiales con aplicabilidad específica.

En las últimas décadas se ha generado abundante literatura orientada a la indagación de las dimensiones analíticas que infuyen y condicionan la construcción de la ciencia y tecnología en los procesos de nuevos materiales, aquí nos concentraremos en desarrollar un enfoque en el diseño y su proceso de innovación, como agente que contribuye en la apertura de la caja negra del proceso científico tecnológico para la generación de nuevos materiales; eficientes, sensibles, dinámicos y como resultado de creación consiente.

Sobre este objeto se intentará comprender e identificar dimensiones subyacentes de las actividades de diseño como proceso de intervención en la génesis de los materiales. Proceso abierto creativo y bordes invisibles La ciencia y la tecnología aparecen en las esferas de las discusiones actuales como moderadores o creadores de las soluciones que demandan las estructuras sociales dinámicas hacia el nuevo paradigma sostenible.

El diseño, dentro de éstos fenómenos de construcción de soluciones aplicables, replicables, apropiables, deben impulsar reflexiones de cómo la disciplina proyectual está mutando hacia un proceso de transformación transversal que surge del nexo entre ciencia, tecnología, cultura y poder.

Es por ello, que no debe configurarse solo como un vestigio del formalismo y estética que muchas veces banaliza la actividad del diseño. Entender que todo cambio paradigmático trae una fase de destrucción creadora (Schum-peter) para poner en vanguardia innovaciones radicales ayuda a comprender las nuevas vertientes del diseño que renace de sus últimas versiones devenidas del materialismo inmediato, para centrar y profundizar los nuevos conceptos en que la sociedad se encuentra demandando.

Incorporar al proceso de diseño el entendimiento de la utilidad social, el centro de la necesidad real, permite reflexionar como a partir de metodologías proyectuales propias del diseño industrial, los materiales pueden incorporar estas lógicas sustentables y así obtener resultados innovadores y generadores de nuevas oportunidades.

• En este contexto, los procesos de innovación proyectual, requieren nuevos mecanismos y herramientas híbridas de creación y gestión.
• Para el logro exitoso, las redes sociales de innovación abierta exigen nuevas estructuras y procesos; esfuerzos permanentes de moderación, coordinación y seguimiento para esta apertura y fexibilidad que pueden ser configurables en el desarrollo de nuevos materiales.

En las dimensiones de los productos industriales, la intensidad del cambio tecnológico, así como el incremento de la complejidad y la incertidumbre en los mercados a causa de un acortamiento en el ciclo de vida de los productos, del incremento en la movilidad de las personas y de la diseminación del conocimiento, han provocado que pocas empresas puedan innovar utilizando sólo sus recursos internos.

En este aspecto, lo fundamental son los procesos que permiten generar e intercambiar el conocimiento dentro de las empresas (OECD, 2005). Comprender este proceso, sustenta la movilidad de las fronteras del diseño como estímulo creador para el proceso de innovación en la generatriz de los nuevos materiales.

Una parte central del diseño en los procesos de innovación se refere a la forma de encontrar ideas que se puedan materializar y comercializar. En este contexto, el diseño como línea metodológica para la generación de materiales adaptables a las nuevas improntas del mercado, puede ser adoptado de manera estratégica para alcanzar y mantener innovaciones (Schumpeter, 1912, 1942; Rosenberg, 1982; Von Hippel, 1986).

Conjuntamente con la estrategia de innovación, desde nuestro enfoque, el proceso debe configurarse de manera abierta (Chesbrough, 2003) en donde la innovación abierta se define como una estrategia para reorganizar, exteriorizar y mejorar la forma de innovar mediante alianzas de colaboración con otras organizaciones, las actividades de I+D+i, la gestión intelectual-industrial, la búsqueda de fuentes externas de conocimiento y los mecanismos alternativos de salida al mercado.

La génesis abierta de los nuevos materiales, desde este enfoque toma como partícipes la ciencia, la tecnología y al diseño, siendo el último una herramienta colaborativa para ve-hiculizar y dar soluciones viables a partir del conocimiento generado y aplicado hacia la génesis de los materiales como la unión transversal entre ciencia, como elemento creador, y sociedad como el soporte del lenguaje objetual.

La co-producción implica que, tanto en el orden natural como en el orden social, se produce conjuntamente, y que ninguno de los órdenes prevalece por encima del otro (Jasa-noff, 2004), entendiendo a la dimensión del diseño como elemento sistémico que aporta a esa cadena de producción para la incorporación de lenguajes no clásicos hacia los materiales y su fabricación.

La información aplicada no es solo constructiva, sino simbólica, interpretativa, de exploración y manipulación en torno a una funcionalidad ampliada y dirigida hacia el usuario. (Norman & Draper, 1986) El entorno que se propone pensar es el que subyace a la sociedad en un ecosistema formado a través de materiales, que se transformar y conforman en ese entorno a partir de las capacidades de evolución a productos de diseño industrial, siendo sus significados, pregnancias, utilidades y motivos contextuales los que definen ese entorno y recrean las relaciones entre los individuos y los objetos.

Desde el objeto de estudio de la génesis de los materiales, a través de tecnologías proyec-tuales de diseño, el ecosistema conformado como material, construido a través de dinámicas de innovación abierta, sectoriales, productivas y de desarrollo científico y tecnológico, deben validarse y aceptarse en el mercado.

Desde esta hipótesis, la secuencia proyectual y sus barreras de co-coonstrucción empiezan a dilatarse para encontrar un sentido más comprometido, que puede re orientar ese conocimiento científico abstracto, hacia algo tangible, amigable, electivo que de un pasaje hacia una utilización, apropiación, difusión y transmisión de ese conocimiento experto, hacia un material objeto como resultado de un proceso proyectual.

El diseño como paquete tecnológico para el desarrollo de un nuevo material, se inscribe en un proceso complejo que implica interdisciplinariedad para su factibilidad. El objeto de estos nuevos materiales como portador de utilidad social, devienen de una metodología de diseño proyectual como elemento que interpreta las necesidades de los nuevos usuarios, y se complementan con otros grupos heterogéneos de conocimientos para que el procesos innovativo recree estos materiales.

Es así, que el diseño industrial se identifica como un elemento partícipe de la co-construc-ción de los nuevos materiales, que proporciona el conocimiento del entendimiento de las nuevas necesidades y que se constituye como un proceso creativo, tecnológico y multidisciplinar, orientado a la creación como proceso de nuevos materiales con utilidad social.

Revalorizar los ciclos activos y el pensamiento crítico de la materialidad y vida del producto Las dimensiones sustentables son fenómenos contemporáneos que ponen temáticas en cambio climático, biodiversidad, ética y equidad para intentar resignificar la demanda cultural. Estas premisas permiten reflexionar cómo los sistemas materiales, relevantes por su papel protagónico al ser una unidad compositiva que configura productos y objetos para el desarrollo de la interface humana, deban re enfocarse frente a estas necesidades sociales y naturales con conciencia ecológica, humana y económica.

Donde conocimiento metodológico del diseño puede desempeñar un propósito integrador que confuya en sistemas tecnológicos, científicos, biológicos, físicos con ciencias sociales, antropología, sociología, a través de su propuesta proyectual. La ciencia y la tecnología definen nuevos escenarios que dan una perspectiva para las oportunidades en donde el diseño puede proponer aportes dentro de los procesos de creación colaborativa.

• La sociedad de la información y el conocimiento están cambiando los modos de entender el diseño y modificando los perfles profesionales sociales, estratégicos y sustentables.
• Los nuevos materiales toman dimensiones de compuestos biológicos y tecnológicos: bio-materiales, nanomateriales, materiales imprimibles, materiales compuestos y los futuros pre configurables.

Nacen como consecuencia de la convergencia de diversas ramas del conocimiento. En este escenario, nos enfocaremos a los biomateriales, como potencial de desarrollo estratégico en Argentina, donde por las ventajas competitivas propias de nuestro país se pueden generar una nueva disciplina creativa emergente y donde los esfuerzos relevantes de I+D dan resultados prácticos, estratégicos, con interés social, económico y productivo.

La nanotecnología permite desarrollar materiales configurables átomo por átomo, dando oportunidad al diseño en pensar esa configuración para realzar propiedades y pensar desde lo taxativo mediante un enfoque sistémico que contribuya a conceptualiza y evaluar las ideas para poder llevarlas a un formato funcional y formal traducido a un material o nuevas estructuras tecnológicas.

En el campo de la génesis de los materiales, el diseño como tecnología puede pensarse en la desconstrucción de las propiedades técnicas y mecánicas para que su desempeño permee a las demandas desde las dimensiones de: percepción, estética, emoción y significado, adoptando una actitud reflexiva sobre la relatividad del material como producto que emerge hacia un contexto complejo.

Así el apoyo teórico/ metodológico del diseño, pueda estructurar la actividad creadora para aumentar las capacidades y reflexiones sobre los materiales y su impacto. Esta situación de innovación colaborativa es un reto hacia el diseño en donde el re ordenamiento molecular de la biología y la nanotecnología como motor de las nuevas oportunidades pragmáticas y sintácticas pensando el diseño desde materiales a partir de la reconfiguración de los conocimientos existentes o la recombinación de los mismos son el soporte de la dimensión del diseño de estructuras con amplias posibilidades y configura-ciones que determinen las características de los materiales.

Como promotor de estas dinámicas, los Fab Labs o Laboratorios de Fabricación Digital se inscriben en un cambio de paradigma en las tecnologías y modos de producción, que ayudan a las dinámicas de los nuevos materiales que surgen en un contexto en el cuál se le demandan a las industrias manufactureras una creciente diferenciación de sus productos.

1. Asimismo, la relevancia de las actividades de base tecnológica digital son cada vez más pronunciadas, y es creciente la vinculación de los productos a valores de sustentabilidad social, ecológica y cultural.
2. En este marco, la revolución informática está dando lugar a una nueva revolución industrial, tal como lo desarrolla Chris Anderson en su libro Makers, The New Industrial Revolution,

Estamos rodeados por bienes físicos y la mayoría de ellos son producto de una economía industrial que durante el siglo pasado se transformó de todas las maneras posibles siguiendo una fuerte production push. Es aquí donde las nuevas estrategias de generación de conocimiento comienzan a tener un rol central, en tanto posibilitan la fabricación innovadora de productos físicos, en ambientes que facilitan la colaboración abierta y la transferencia.

1. La impresión 3D como herramienta naturalizada en el proceso de prototipado rápido en los diseñadores ya toma dimensiones propias y puede coadyuvar al diseño de materiales o pensarse como una reprogramación para este evento creativo material.
2. En línea con la fabricación digital, como un fenómeno radical y de disrupción innovativa desde la revolución industrial, los materiales y su coexistencia objetual toman la misma radicalidad.

Desde esta perspectiva los materiales son un ciclo proyectual y son el insumo de soluciones creativas tanto por su génesis como por su descomposición. Los biomateriales, o materiales biológicos, transformados en a partir de fuentes renovables configurables en: materiales biodegradables, biocompatibles, bioinertes, para aplicarse en todas los ecosistemas necesarios para la sociedad y los aspectos culturales como base para definir las competencias de los materiales y su atractivo sustentable.

Experiencias materiales, diseños aplicados, proyecciones argentinas En el contexto de los cambios en las dinámicas de producción de los materiales, señalamos al diseño como factor clave para generar esa adaptabilidad, siendo una tecnología de proceso, El diseñador como un eslabón del sistema, responde a las dinámicas de proyección de soluciones coherentes y coexistentes a la génesis innovativa.

Los recursos naturales renovables están siendo protagonistas. Se están debatiendo el “cómo” se afronta ese cambio y “quiénes” serán los protagonistas de generar ese acercamiento a su utilización y apropiación constante. Sobre la base de lo expuesto anteriormente podemos decir que existen al menos tres planos que tienen especificidades en sus contenidos y diferentes aplicaciones: ciencia, tecnología y diseño.

La identificación de las problemáticas asociadas a los nuevos paradigmas de los consumidores recrean una visión aguas abajo de las cadenas proyectuales, donde el desarrollo de nuevos productos con los indicadores de eficiencia, sustentabilidad y el nuevo contexto paradigmático recrean y se reformulan a través de nuevos escenarios.

La dinámica sobre la cual se sustenta este estudio como punto de partida hacia las aplicaciones en el campo de la búsqueda de soluciones abiertas y diseñadas para los nuevos materiales, en donde la materia prima y su vida útil deben ser congruentes al tiempo, modo de uso de los productos y que su ciclo contemple su procesamiento, impacto ambiental.

Desde el objeto de este estudio, avanzamos en la exploración de casos paradigmáticos locales donde existen aportes e integraciones de la disciplina del diseño en la génesis de nuevos materiales. Placa biodegradable orgánica para la incorporación de nutrientes y celulosa de manera directa El objeto de este caso visibiliza el material como consecuencia de su necesidad funcional, el desarrollo termina en fase producto: surcos autoportantes biodegradables para ser utilizado en el momento de siembra, cuya materialidad interpreta el ciclo de producto que es el mismo de su ciclo de vida.

Es un compuesto de material orgánico que incorpora nutrientes y celulosa y se aglutina aplicando calor y aglutinante para su conformación final. En contacto con el agua, comienza a desarmarse y se incorpora al suelo, al cual aporta sus diversos componentes y es el punto más innovativo del material.

Bajo este funcionamiento, el método permite, evitar la erosión y la pérdida de nutrientes, sin modificar el sistema de regado por surco, pero haciéndolo biodegradable. El material que queda depositado en la tierra luego de su utilización, pasa a ser parte de ella y la nutre para el próximo ciclo productivo.

La placa puede aplicarse a surcos longitudinales y perpendiculares durante los distintos períodos de sembrado, tanto en verano como en invierno, para responder a las diferentes condiciones climáticas y a las necesidades de las hortalizas en los cinturones verdes de las ciudades.

El proyecto fue desarrollado por una técnica agropecuaria y estudiante de Diseño Industrial. Analía Rojas (Agencia CTyS). Algatex. Textil dermo-protector con algas marinas Textil con propiedades dermo-protectoras, desarrollado a partir de configuraciones nano-tecnológicas para el aprovechamiento sustentable del recurso natural: algas marinas, que tienen un potencial en la incorporación de sustancias químicas relevantes en dermatología.

El material textil está orientado al campo del cuidado de la piel. El desarrollo del proyecto está siendo llevado a cabo por D.I. Ma. Alejandra Martínez en el Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales en el área de materiales compuestos (COMP) – INTEMA – (CONICET-UNMdP), en una escala de laboratorio, para luego proyectarlo a una escala de producción industrial.

1. Ceras biodegradables a partir de aceite de soja Ceras de soja a partir de procesos oleoquímicos con características orgánicas, biodegrada-bles, no tóxicas ni nocivas para el medioambiente.
2. Estos productos tienen uso industrial y comercial, y alto valor de mercado.
3. Específicamen-te para ser utilizadas como recubriendo de frutas y hortalizas frescas.

Es un bioagente de recubrimiento superficial para frutas y hortalizas. Tiene alta efectividad en abrillantar, proteger y minimizar la pérdida de peso. A diferencia de las ceras existentes en el mercado nacional, éste es un producto orgánico que presenta una mayor performance y durabilidad que los productos sustitutos, es biode-gradable y no tóxico, no es nocivo para el medioambiente y lo más destacado está en que no afecta a los consumidores finales.

Por sus características, puede competir a nivel internacional y a partir de la intervención del diseño estratégico se sometió a diferentes modificaciones moleculares para cambiar los puntos de fusión e incorporarse como antidesmoldantes, recubrimientos para embeberse en embalajes, entre otros. Desarrollado por el departamento de I+D de la frma Bio Productos S.R.L a cargo del Ing.

Enrique Bosio. Paradigmas y experiencias materiales en la nueva cosmogénesis abierta El propósito de estos ejemplos es avanzar en la definición de las capacidades requeridas para conseguir una penetración eficaz de las tecnologías, modelos proyectuales y productivos apropiados y apropiables en diferentes niveles del diseño de nuevos materiales, mediante el relevamiento de información y la construcción metodológica para la recolección de datos que permitan evaluar la situación actual y elaborar dinámicas para la génesis de los mismos.

Se trata de romper el paradigma de los sistemas de producción lineales, hacia sistemas cíclicos e interactivos. Así como los elementos naturales se transforman o son aprovechables por el mismo sistema, los productos también pueden ser pensados desde esta perspectiva metabólica (McDonough, 2002), trasladando este concepto al diseño de materiales.

Desde esta lógica, se visibiliza como el diseño puede ampliar sus posibilidades proyectua-les a través de estrategias competitivas dentro de la cadena de valor de la génesis de los materiales, incorporando las dimensiones ambientales, sociales, productivos, sus cualidades físicas, entre otras oportunidades de nuevos productos y desempeños a partir de esta nueva concepción.

El diseño industrial y los productos de su creatividad proyectual pueden enmarcase dentro de las nuevas configuraciones materiales, la introducción de cambios conceptuales de los materiales que los conforman hasta reconfiguraciones de nuevas sintaxis que devienen del re diseño, eco diseño, diseño competitivo y estratégico como co-esfera (Jassanof) de integración social, científica y tecnológica.

Podemos asociar como la historia ha sido marcada en su evolución a través de la significa-ción del material en vínculo con su manipulación hacia el desarrollo, edad de piedra, edad de bronce y edad de hierro, En contraparte, podemos nombrar como la sociedad del conocimiento surge y como hoy ese conocimiento se acerca a las definiciones de apertura, donde la integración de la innovación, pilar en el diseño, como traductor de las necesidades y problemáticas hacia esa producción del material como símbolo de estas etapas de cambio de paradigma pueden construirse o reconstruirse desde la metodología proyectual.

Las tecnologías avanzan como el mismo sistema científico, proyectual e industrial, desde el hierro como clave para las primeras revoluciones industriales hasta los polímeros y su secuencia de masividad, los biomateriales como producto de la ciencia en las barreras cercanas del conocimiento y la revolución biotecnológica y TIC.

Pensando el rol del método proyectual del diseño puede limitar o extralimitar las posibilidades de configuraciones y oportunidades de desarrollo material. Es el momento de evolucionar hacia la integración como elemento emergente de la construcción proyectual, donde el material como protagonista del ciclo portante del proceso de vida de producto, se inscribe en la red transversal del paquete tecnológico del diseño.

Las necesidades actuales demarcan nuevas oportunidades entorno al desarrollo de materiales. El diseño en su actividad proyectual como un espacio de co-creación abierto, dinámico y participativo propone abordar la génesis de los materiales desde una óptica integrada social y científica hacia el nuevo paradigma de sostenibilidad.

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¿Cómo apoyan los avances tecnológicos el desarrollo de la ciencia?

Innovación. POR: abril 21 de 2018 – 10:35 a.m.2018-04-21 2018-04-21 Los avances científicos y tecnológicos han generado una serie de beneficios en la mejora de la calidad de vida de la humanidad, transformar procesos y ha venido cambiando los procesos mundiales, en la medida que la ciencia genera nuevos conocimientos que son utilizados por la tecnología con el fin de lograr objetivos específicos o solucionar problemas a la sociedad.

1. La cuarta revolución industrial, caracterizada por la afluencia de tecnologías biológicas, físicas y digitales, supone un cambio radical con sus beneficios y riesgos asociados.
2. Los nuevos avances estarán relacionados con áreas como las neurotecnología, la inteligencia artificial, la robótica y todo lo relacionado con la ingeniería genética, temas que en alguna medida están alejadas del ciudadano del común.

(Lea: Asia ha aprendido a amar a los robots y Occidente también debería hacerlo) Desde esta perspectiva, la ciencia y la tecnología puede generar riesgos éticos y de seguridad cuando el conocimiento científico se utiliza en contra de la supervivencia humana o se elimina la privacidad generando una reducción en la cohesión social.

Lea: Facebook quiere diseñar sus propios chips) En este contexto, la investigación científica y tecnológica se enfrenta a dilemas éticos con implicaciones complejas y filosóficas en las diferentes áreas del conocimiento como en la ingeniería genética existe la posibilidad de manipular los códigos genéticos para crear seres humanos superiores, el desarrollo de tecnologías específicas para violar los derechos humanos, la competencia entre el hombre y la maquina a través de la robótica, aplicaciones científicas para la guerra, entre otros, evidenciando que los beneficios de la tecnología se combinan con sus riesgos y peligros donde en algunos casos se generan efectos secundarios o subproductos no deseados que pueden amenazar los procesos naturales y sociales.

Una de las características fundamentales de la nueva ola debe procurar contar con las opiniones de la población porque determinan una perspectiva de comunidad para determinar hacia dónde va la sociedad y sus preocupaciones se traducen en prioridades o disminución del interés científico por ciertos temas donde la investigación puede ser más o menos intensiva de acuerdo a las opiniones de los ciudadanos teniendo en cuenta que gran parte de la investigación en el mundo proviene de dineros públicos, lo que implica priorizar en temas prioritarios para la sociedad.

Por tal motivo, el conocimiento científico debe promover el bienestar, el progreso, la construcción social y la resolución pacífica de los conflictos. Donde la Resolución 43 de la ONU fomenta una mayor concientización de la comunidad científica para utilizar la ciencia y la tecnología como un instrumento para lograr la paz, la seguridad, la cooperación internacional, el desarrollo social y económico, la promoción de los derechos humanos y la protección del medio ambiente.

Por ello uno de los retos más importantes de la ciencia y la tecnología es lograr las competencias para evaluar las implicaciones de cada uno de los resultados y desarrollos tecnológicos que en muchas ocasiones son más rápidos y superan las capacidades de monitoreo y control institucional para prever sus implicaciones, se debe mantener un equilibrio ya que en muchos casos los avances científicos y tecnológicos ocurren sin consecuencias adversas y con múltiples beneficios, en otros casos estos mismos desarrollos tecnológicos generan una serie de efectos imprevistos y/o indeseables donde los tiempos entre desarrollo y despliegue son cortos para realizar una evaluación prudente y efectiva de la tecnología frente a sus consecuencias e impactos potenciales.

Además de los riesgos, la ciencia y la tecnología ofrece múltiples beneficios que se han evidenciado en los últimos años al contar con mayor esperanza de vida, una población más saludable, se tiene menor intensidad laboral en la producción de bienes y se logra una mayor calidad de vida. De esta manera se debe procurar que la ciencia y la tecnología busque soluciones acertadas para los problemas de la humanidad, mejorar la calidad de vida, presente y futura, crear y fortalecer sociedades pacíficas y sustentables, lo que significa que la investigación debe trabajar por el desarrollo de las sociedades de forma igualitaria donde es fundamental contar con lineamientos de política pública que promueva una ciencia y tecnología en pro de la humanidad, teniendo en cuenta que la ciencia y la tecnología permiten consolidar la prosperidad económica, transformar estructuras sociales, modos de comportamiento y actitudes en la generación de nuevo conocimiento y se mejoran los niveles de tolerancia a través de la educación.

Teniendo en cuenta estos elementos y poder potencializar los beneficios de la ciencia y la tecnología se debe asegurar un flujo libre de información a través de la libertad de prensa y la libertad de expresión; garantizar la práctica y disfrute de los derechos humanos; promover el desarrollo sustentable; favorecer el diálogo basado en la lógica que se fundamenta en la educación; fortalecer la igualdad en todos los aspectos y niveles y garantizar un rol principal a la ciencia y la tecnología como elemento clave de desarrollo y del bienestar social.

¿Cuál es la clasificación de los materiales?

Podemos clasificar los materiales más usuales en los siguientes grupos: maderas, metales, plásticos, materiales pétreos, cerámicas y vidrios o materiales textiles. Algunas veces necesitamos combinar las propiedades de varios tipos de elementos en uno solo, para lo cual se usan materiales compuestos.

¿Cuáles son los nuevos materiales?

¿Qué son? Los nuevos materiales son el resultado del desarrollo científico y tecnológico actual. La creación de estos nuevos materiales se basa fundamentalmente en el conocimiento de las moléculas y los átomos, con los cuales, se quiere llegar a crear materiales con las propiedades necesarias para necesidades específicas. La fibra de carbono, La fibra de carbono es un material perteneciente a la familia de los polímeros cuyas propiedades son el producto de la versatilidad que ofrece el elemento carbono. Sus aplicaciones se pueden encontrar en la aeronaútica, en la industria del transporte, en el deporte La fibra de carbono esta compuesta por muchos hilos de carbono.

• El método mas común de obtener filamentos de carbono es la oxidación y pirólisis térmica del PAN (poliacrilonitrilo), un polímero usado para crear muchos materiales sintéticos.
• Como todos los polímeros, el PAN forma largas cadenas de moléculas, alineadas para hacer el filamento continuo.
• Cuando se caliente el PAN en correctas condiciones de temperatura, las cadenas PAN se juntan lado a lado, para formar cintas de grafeno.

El grafeno se hila y tras mezclarlo con el oxígeno se consigue una estructura hexagonal, que dará lugar a la fibra de carbono. Propiedades de la fibra de carbono. Las propiedades de la fibra de carbono varían según los hilos de carbono, que se le añadan al compuesto. -Tiene una resistencia 3 veces mayor que la del acero -Su densidad es bastante/muy baja. – La elasticidad es variable, dado que se ofrece una amplia gama, desde 240 hasta 400. FIBRA DE CARBONO El coltán El coltán es una mezcla de los minerales columbita (una mena de columbio o niobio) y tantalita (una mena de tantalio). El coltán es de color gris metálico oscuro y de él se extrae el tántalo. La columbita está compuesta por óxidos de niobio, hierro y manganeso, y la tantalita está compuesta por óxido de tántalo, hierro y manganeso. Propiedades y aplicaciones del coltán. Tienen cualidades muy afines. El tantalio ofrece una resistencia excepcional a la erosión y tiene una gran capacidad conductora de corriente eléctrica por lo que es vital en la industria de componentes electrónicos: optimiza el consumo de corriente eléctrica en los chips de novísima generación y se utiliza, entre otros, en los teléfonos portátiles, en las tele cámaras y en los ordenadores portátiles y juegos electrónicos. Más propiedades y usos. También del coltan se extrae el niobio, de gran utilidad en la industria aeronáutica para fabricar aceros inoxidables para las turbinas de los motores a reacción. Resisten mucho mejor las altas temperaturas y la cavitación, mejorando por tanto su durabilidad y el ahorro de combustible. Coltán Fibra de vidrio Es un material fibroso, perteneciente a la familia de los composites, que se obtiene al hacer fluir vidrio fundido a través de una pieza de agujeros muy finos (espinerette) y al solidificarse tiene suficiente flexibilidad para ser usado como fibra. Propiedades de la fibra de vidrio Sus principales propiedades son: buen aislamiento térmico, inerte ante ácidos, soporta altas temperaturas. Estas propiedades y el bajo precio de sus materias primas, le han dado popularidad en muchas aplicaciones industriales La fibra de vidrio, también es usada para realizar los cables de fibra óptica utilizados en el mundo de las telecomunicaciones para transmitir señales lumínicas, producidas por láser o LEDs. Fibra de vidrio y fibra óptica Nanotubos Los nanotubos se componen de una o varias láminas de grafito u otro material enrolladas sobre sí mismas. Algunos nanotubos están cerrados por media esfera de fullerene, y otros no están cerrados. Existen nanotubos monocapa (un sólo tubo) y multicapa.

Los nanotubos tienen un diámetro de unos nanometros y, sin embargo, su longitud puede ser de hasta un milímetro, por lo que dispone de una relación longitud:anchura tremendamente alta y hasta ahora sin precedentes. La investigación sobre nanotubos de carbono es tan apasionante (por sus múltiples aplicaciones y posibilidades) como complejo (por la variedad de sus propiedades electrónicas, termales y estructurales que cambian según el diámetro, la longitud, la forma de enrollar).

El carbono según la forma en que se estructure puede dar lugar a grafito( unión entre capas débil), a fibra de carbono (mas fuerte la unión entre capas) y a nanotubos de carbono(la unión mas fuerte entre capas de carbono) Propiedades de los nanotubos Los nanotubos de carbono son las fibras más fuertes que se conocen. Un solo nanotubo perfecto es de 10 a 100 veces más fuerte que el acero por peso de unidad y poseen propiedades eléctricas muy interesantes, conduciendo la corriente eléctrica cientos de veces más eficazmente que los tradicionales cables de cobre Los nanotubos de carbono, además de ser tremendamente resistentes, poseen propiedades eléctricas interesantes.

Una capa de grafito es un semi-metal. Esto quiere decir que tiene propiedades intermedias entre semiconductores (como la silicona en microchips de ordenador, cuando los electrones se muevan con restricciones) y metales (como el cobre utilizado en cables cuando los electrones se mueven sin restricción).

Cuando se enrolla una capa de grafito en un nanotubo, además de tener que alinearse los átomos de carbono alrededor de la circunferencia del tubo, también las funciones de onda estilo mecánica cuántica de los electrones deben también ajustarse. Este ajuste restringe las clases de función de onda que puedan tener los electrones, lo que a su vez afecta el movimiento de éstos. Nanotubos Humo helado y metamateriales Humo helado: El aerogel es uno de los nuevos materiales más prometedores, incluso por su aspecto nebuloso. Entre sus propiedades se destacan el hecho de ser casi tan liviano como el aire y al mismo tiempo muy resistente, así como su sorprendente capacidad como aislante térmico, lo cual lo vuelve sumamente atractivo para diversas aplicaciones.

Su composición es de silicio, de carbono y de diferentes metales, aunque la mayor proporción del compuesto (hasta el 98%) siempre es aire. Algunos tipos de aerogel se trituran en un polvo tan fino que pueden bloquear las traqueas, por donde respiran los insectos. Su estructura cavernosa es un excelente filtro y es un buen catalizador.

La NASA los utiliza para recolectar partículas del cometa Wild-2. Metamateriales: Se trata de materiales que al ser tratados y reordenados a nivel nanométrico, adquieren propiedades que no existen en la naturaleza, Su desarrollo está en las etapas iniciales y las primeras aplicaciones se asocian al campo de la óptica. Aerogel y metamateriales