13 nuevos materiales

Química y Nuevos Materiales Jose Miguel Mar-n Química Inorgánica Universidad de Valladolid Materiales Cerámicos Cerámica Tradicional Representa el 2% del PIB en España Cerámicas avanzadas Herramientas de corte El diamante es el material más duro, pero: -­‐ Con el calor se convierte en grafito blando -­‐ Reacciona con metales para dar carburos Mecanizado de piezas metálicas: Si3N4 Otros usos del Si3N4: Rodamientos de bola En bicicletas de compePción En paPnes de compePción En la lanzadera espacial: Rodamientos de bola y bombas de H2 yO2 líquidos Otros usos del Si3N4: Protección térmica Las toberas pequeñas de la lanzadera espacial son de Si3N4 La lanzadera espacial necesita protección térmica también en otros siPos Los bloques cerámicos de protección son de fibras de silica (10%) y aire (90%) Lámparas halógenas Lámparas convencionales: el W se deposita en las paredes del bulbo Lámparas halógenas: El haluro de W formado no se condensa, vuelve al filamento y se descompone Iluminación con lámparas halógenas Con lámparas de gran potencia (20.000 waPos) se necesitan cerámicas mezcladas con metales con un gradiente de composición Superconductores Aplicación: trenes bala Materiales metálicos Son materiales tradicionales que se siguen uPlizando por la mejora en el procesado Acero sin tratamiento térmico: Ferrita + perlita Acero con tratamiento térmico: Martensita (más resistente) Nuevas aleaciones La torre Taipei (a parPr de la planta 62) y la torre Burj Khalifa (a parPr de la planta 156) están hechas sólo de cinco Ppos de acero de alta resistencia y algo de ducPlidad Estos aceros se han obtenido con el proceso TMCP Thermo-­‐Mechanical Control Process Nuevas aleaciones de aluminio Cuando el peso es importante…. Densidad del acero = 7.8 g /cm3 Densidad del aluminio = 2.7 g /cm3 Aluminio 2024 (Al-­‐Cu) y Aluminio 7075 (Al-­‐Zn) Buena resistencia y tolerancia al daño Aleaciones con memoria: NiPnol NiPnol: aleación de Ni y Ti al 50% Dos Ppos de celdilla unidad: rectangular y oblicua Austenita (rectangular) estable a T alta Martensita (oblicua) estable a T baja Doblar una pieza: colocar las celdillas oblicuas en otra disposición Al calentar se recupera la forma inicial: Las celdillas rectangulares sólo se pueden colocar de una manera Aplicaciones del NiPnol Válvulas Ala que cambia de forma Enganche entre señuelo y anzuelo Magia: cuchara que se dobla al meterla en agua caliente Máquinas Más aplicaciones del NiPnol Stents cardiovasculares
Monturas flexibles: el NiPnol es superelásPco Hilos de ortodoncia
Grapas óseas
Magnesio en los coches Mg + H2O MgO + ….. + ¡mucho calor! Los bomberos también Penen que aprender química BMW GINA La “piel” no es metálica es un polímero: Spandex recubierto con poliuretano Materiales polímeros Spandex Copolímero poliuretano-­‐poliurea Tiene muchos usos: Trajes de super-­‐héroes leggins Más usos del Spandex: Trajes para ovejas Trajes para fePchistas Pero todavía no hay trajes para monjas ……… ni para ángeles Usos deporPvos del Spandex: Dri-­‐Fit Con Spandex y otros polímeros se hace ropa deporPva transpirable e impermeable Y bañadores de compePción con los que se rebajan actualmente los récords de natación Otros polímeros: Kevlar Es una poliamida, que cuando se procesa desde cristal líquido es muy resistente Aplicaciones del Kevlar Chalecos anPbalas Canoas Velas de compePción Más aplicaciones del Kevlar Es lo suficientemente resistente como para hacer membranas de altavoces de gran calidad Bowers&Wilkins Signature Diamond (16.000 € la pareja) El “tweeter” debe ser más resistente Está hecho de diamante sintéPco, por Deposición Química de Vapor Más aplicaciones del Kevlar Hechos de una mezcla de kevlar y nylon Airbags Magia Se Penen que hinchar en milisegundos…… ¡y deshinchar también! Biomateriales Los implantes de Ptanio son bien conocidos HidroxiapaPta: Promueve el crecimiento de tejido óseo a su alrededor Biomateriales La estructura del hueso real y de la hidroxiapaPta es muy similar Se ha pasado de los implantes de Ptanio a los de cerámica y por úlPmo a la hidroxiapaPta La hidroxiapaPta implantada se revasculariza de forma natural Esto permite hacer implantes oculares en los que se insertan los músculos, con lo que se pueden mover LASER DE RUBÍ El rubí es corindón (Al2O3) con impurezas de Cr+3 OTROS LASER ÓpPca no lineal El problema es que no se puede obtener un láser de UV Para ello hay que converPr un láser de frecuencia visible en uno de frecuencia doble: generación de segundo armónico LiNbO3 KDP Con estos cristales inorgánicos la generación de segundo armónico es muy eficiente y se puede converPr el haz infrarrojo del láser Nd:YAG en un haz verde NO2
NH2
Laser de Nd:YAG Aplicaciones del LASER Corte de piezas metálicas Cirugía LASIK Topogra|a Corte de stents de niPnol Blu-­‐ray Más Química, mejor vida Ya que, cuando se acaba la Química…….