EN ANDALUCÍA.

INSTITUCIONES ANDALUZAS DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO.

El sector I+D cuenta con el respaldo de las instituciones andaluzas. A la hora de ejecutar proyectos de investigación y desarrollo para numerosas empresas, realiza una importante labor de divulgación mediante la organización de cursos y conferencias.

La Consejería de Innovación, Ciencia y Empresa ha promovido varias fundaciones con el objetivo de impulsar todo tipo de proyectos tecnológicos, tanto en el campo de los nuevos materiales como en el de la electrónica o la biotecnología. La principal es la Corporación Tecnológica de Andalucía.

Las universidades andaluzas desempeñan un papel fundamental creando un puente entre la pura investigación científica y el mundo empresarial. Un buen ejemplo de ello lo constituye el Grupo de Elasticidad y Resistencia de Materiales, perteneciente a la Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla.

LOS PARQUES TECNOLÓGICOS ANDALUCES.

El sector tecnológico andaluz tiene a su disposición varios espacios para desarrollar su tarea. El principal es el Parque Tecnológico de Andalucía en Málaga, después  le sigue el Parque Científico y Tecnológico Cartuja 93 y en Córdoba, Almería y Huelva acaban de iniciar su andadura y su futuro es prometedor.

Aunque la estrella del sector tecnológico de nuestra comunidad es Aerópolis, fruto de la apuesta de la multinacional aeronáutica europea EADS por nuestra región, y se ubica cerca del aeropuerto de Sevilla y fabrica modernísimas piezas  con los más modernos materiales.

5. El avance de la nanotecnología.

Los circuitos electrónicos formados por silicio están llegando a su fin, por eso la nanotecnología va a sustituir los transistores por rotaxanos, con las mismas propiedades. Los nanotubos son buenos conductores eléctricos y podrían actuar como cables.

La tecnología que se dedica a la fabricación de chips de silicio pueden encontrar una nueva aplicación: la construcción de artefactos mecánicos de tamaño parecido al de una molécula. Esta aplicación dará lugar a nanorrobots con capacidad de regular reacciones químicas, reparar defectos y, lo más importante, revolucionar el mundo de la biomedicina.
   

Es impresionante ver como si se investiga y se trabaja con constancia sobre una determinada cuestión, como por ejemplo, las aplicaciones de los nanorrobots a la medicina, se puede llegar a conocer que son capaces de curar incluso el cáncer.

4. El desarrollo tecnológico. Sus aplicaciones.

Gracias  a las nuevas tecnologías y a los nuevos avances técnicos, la sociedad fabricar nuevos materiales más avanzados para nuestra vida futura.

Las cerámicas es un material fácil de moldear y tras cocerse adquieren una gran dureza y resistencia,  aunque este material es el que ha provocado más decepciones que alegrías a los investigadores. Un material cerámicos son las arcillas y las industrias han diseñado prototipos cerámicos para ofrecer una alta potencia y rendimiento a un menos coste energético, pero cuando estas cerámicas se les aplica a un motor, este no ha sido capaz de pasar a la fase de producción en masa.

La industria aeronáutica es una de las industrias que más demandan nuevos materiales. Los materiales compuestos están cobrando una gran importancia y se llaman así porque están compuestos de uno o dos materiales, por lo que da a un material nuevo que tiene más propiedades que uno original; a esto se le llama sinergia.

Por ejemplo, un material compuesto es la famosa fibra de carbono que se sintetiza a partir de un polímero tipo fibra llamado poliacrilonitrio y un polímero adhesivos, pero el proceso de fabricación es muy complejo y costoso.

  4.1 Moléculas a la carta: fullerenos y nanotubos

El carbono es uno de los elementos más abundantes del planeta y componente básico de la química de la vida. El carbono presenta formas alotrópicas, esta propiedad es un compuesto que puede presentar propiedades diferentes según las moléculas. De esta alotropía existen dos formas: el grafito, la más común,  y el diamante, la más rara y apreciada.

A lo largo del tiempo, gracias a la ciencia, los laboratorios han descubierto por casualidad una molécula llamada buckminster fullereno. Poco tiempo después surgió toda una familia de moléculas basadas en la combinación de hexágonos y pentágonos, eran denominadas como fullerenos. Algunas de las propiedades de estos fulleneros son:

  - Se pueden polimerizar.

  -Se pueden inscribir uno dentro del otro.

  -Es posible sustituir alguno de sus átomos de carbono por los otros elementos, obteniendo de ahí los llamados heterofullerenos.

En la actualidad los fulleneros no tienen aplicaciones prácticas  y aun no se ha dado ningún método para producirlos a escala industrial.

Como ya he dicho los fulleneros se obtienen combinando pentágonos y hexágonos, pero si se eliminan los  pentágonos dejamos de dar lugar a los hexágonos y el carbono no forma fulleneros. Esto se debe a que la molécula no llega a cerrarse y forma una lámina parecida a un panal de abeja y este puede enrollarse hasta dar con los nanotubos. Con estos nanotubos podrían levantarse estructuras virtualmente indestructibles.

3. Materiales artificiales.

La moderna industria química ha hecho posible el desarrollo de nuevos materiales: materiales artificiales; aunque algunos de ellos provienen de tiempos remotos como el vidrio y el papel.

El vidrio, al estar compuesto fundamentalmente de silicio, es un material muy fácil de conseguir. El vidrio es un material inorgánico duro, frágil, transparente y amorfo que se encuentra en la naturaleza aunque también puede ser producido por el hombre.
 Solamente con arena de playa podríamos obtener vidrio.  Los principales componentes de este son sílice, carbonato sódico y carbonato cálcico.

El papel, es el material más usado por el ser humano.
El primer material de esta clase del que se tiene constancia es el papiro. 
En los lugares en los que no existía el papiro se usaba el pergamino.
El principal componente de nuestro papel actual, es la celulosa. Como la demanda actual de papel es muy alta, está provocando daños a nuestro ecosistema, aunque entre todos podemos reciclarlos y ayudar a nuestro planeta.

3.1. Materiales de construcción: cementos y hormigones.


 

Existen aglomerantes naturales que se emplean desde hace mucho tiempo. Los egipcios se valían
del yeso y diversas formas de mortero.
Los romanos con el opus caementicium, compuesto con cal y ceniza volcánica del Vesubio, conocida como puzolana.
Con el fin del Imperio, el mortero.
Hoy en día existe un tipo de cemento para cada necesidad de construcción, pero básicamente todos se elaboran a partir de arcilla y roca caliza finalmente pulverizada y sometida a un proceso de cocción, el producto obtenido se le llama Clinker.
Los componentes químicos del cemento son silicatos de calcio y eventualmente otros metales como el hierro, el aluminio o el manganeso.
El proceso, que según el tipo de cemento puede durar desde algunos minutos hasta varias horas, recibe el nombre de fraguado.
Con cemento como aglutinante y diversos componentes áridos se elabora el hormigón, el cual, es una piedra artificial capaz de soportar esfuerzos muy grandes.
Se le añaden gravillas de acero y se obtiene el hormigón armado, el cual, es un material muy resistente.

3.2. Los modernos materiales artificiales: los polímeros.

Los polímeros son sustancias constituidas por moléculas enormes, resultado de la concatenación de un gran número de moléculas de tamaño normal llamadas monómeros.
Estos están presentes en multitud de objetos de nuestra vida cotidiana.
 En bioquímica son muy comunes los polímeros, un buen ejemplo de esta es el colágeno, fibra que hace posible la cohesión de tejidos como la piel y los músculos.
Dada la increíble variedad de polímeros que existe en la actualidad su clasificación es una tarea difícil.

·                     Según el criterio de la clasificación del comportamiento de los polímeros, podemos clasificarlos en:

1.            polímeros termoplásticos, que se reblandecen por acción del calor sin que su estructura molecular sufra alteraciones.

2.            Polímeros termoestables, que una vez enfriados no pueden volver a ser moldeados por efecto del calor.

·                     Según sus propiedades mecánicas:

1.            Elastómero: polímeros capaces de soportar grandes deformaciones sin llegar a romperse y de volver a recuperar su forma.

2.            Plastómeros: aquellos que al surgir una transformación no vuelve a recuperar su forma.

3.            Fibras: presentan alta resistencia a las deformaciones.

4.            Recubrimientos: sustancias liquidas que puede extenderse sobre superficies formando una fina película protectora.

5.            Adhesivos: capaces de formar fuertes enlaces con las superficies con las que entran en contacto.

2. Materiales Naturales.

La naturaleza es la única que proporciona materiales. Para que estos materiales no se extingan, debemos esforzarnos por cuidar y proteger nuestro entorno natural.
Los materiales naturales son: el petróleo, la piedra natural, la madera y los metales.

-    El petróleo.

 El nombre de este material se debe a su apariencia  aceitosa y su origen mineral; es el resultado de la descomposición de la flora y la fauna marina en ausencia de oxígeno durante millones de años. 
 La composición química es una mezcla de hidrocarburos.

 El petróleo crudo tiene poca utilidad, por ello es necesario

             refinarlo. Para ello se utilizan las refinerías, que son plantas
             industriales en las que el petróleo es sometido  a procesos 

             físicos y químicos; el principal proceso físico al que se somete es la destilación, y el proceso químico principal es la descomposición.

-     

     La piedra natural.

Durante siglos, la piedra natural ha servido para que las obras de los humanos perduren.   El principal problema de este material es su transporte. Hoy en día la piedra natural ha sido   sustituida en la construcción por modernos materiales y piedras artificiales como el  hormigón.  Las piedras se pueden clasificar en cinco grandes grupos: arenisca, pizarras, calizas, granitos y mármoles.

-La arenisca:  es una roca sedimentaria  formada por una arena y un aglutinante natural, la mayoría  resisten mal  el paso del tiempo.                                            

-Las pizarras:  son rocas metamórficas; se trata  de arcillas compactadas, fáciles de  fragmentar en finas hojas planas.

-Las rocas calizas: son aquellas cuyo componente principal es el carbonato cálcico. Por sus propiedades mecánicas ha sido el material preferido  para la construcción de las grandes catedrales.     

-El granito: es una roca plutónica formada a partir del magma. Esta roca es extremadamente dura, pesada y resistente.            

-El mármol:  es una roca metamórfica, es el tipo de piedra ideal para ornamentación. En la actualidad es el principal  material del que se surte la arquitectura funeraria.

                                                                                                                                                                                  
                                                                               

-         La madera

             Las características de la madera son: flexibilidad, ligereza, dureza, abundancia y facilidad de trabajo;  estas la han convertido en una de las materias primas más explotadas de la historia de la humanidad. La consecuencia de obtenerla es la desforestación que se lleva a cabo. Los dos componentes principales son la celulosa y la lignina. Ambos componentes son polímeros naturales.

-          Los metales.

              Los metales se distinguen por sus propiedades, las cuales son:

-Suelen tener brillo.

-Son dúctiles.

-Son maleables.

-Suelen ser buenos conductores de la electricidad y del calor.

-Forman iones positivos.

Los metales  reaccionan con facilidad con otros elementos, formando compuestos; esto explica la existencia de minerales.

             Muchos metales mejoran sus propiedades al mezclarse con uno o más elementos, esto

             recibe el nombre de aleación.

11.   Localización de la materia prima y de los principales productos.

Son muy pocos los materiales utilizados actualmente por el ser humano que no pasan previamente por un proceso de elaboración o transformación, ya que siempre resulta necesario partir de una materia prima. El origen de esta materia prima puede ser mineral, vegetal o animal. A su vez, un producto elaborado puede servir de materia prima para manufacturar otro.

1.1.      Materia primas que han resultado fundamentales para la humanidad.

A lo largo de la historia, el número de materia primas y productos manufacturados ha ido aumentando de forma paralela a las necesidades humanas.

La necesidad de defenderse y alimentarse llevó a los primeros humanos a utilizar materiales minerales como el sílex o el pedernal, una forma de dióxido de silicio muy dura y abundante con la que elaboraban herramientas cortantes.

La necesidad de protegerse del frío fue satisfecha con el uso de pieles.

Ambas necesidades combinadas entre sí determinaron el uso de la madera, así como el de distintos tipos de piedra que resultaban idóneos para la construcción. Nuestros antepasados descubrieron que al mezclar hierba seca y arcilla se obtenía el adobe, que hoy en día aun es utilizado para la fabricación de ladrillos.

1.2.      Materias primas fundamentales en el mundo actual.

De un modo u otro todas son importantes, pero solo algunas han alcanzado la consideración de materia primas estratégicas.

El petróleo es sin duda la más codiciada. Como suele ocurrir, lo que para muchos supone una tragedia es para algunos una oportunidad de negocio.

El hierro se conoce desde hace miles de años, pero desde la revolución industrial ha adquirido, junto con el carbón, una importancia primordial. El carbón ha perdido relevancia respecto al petróleo, y por ese motivo sigue siendo aún muy abundante.

Por sus propiedades eléctricas el cobre es otro de los metales fundamentales en el mundo actual y es uno de los componentes del bronce, junto con el estaño, por lo que ha sido objeto de deseo por parte de muchas civilizaciones desde hace más de 4000 años.

La electrónica moderna se sirve de materiales que por sus propiedades eléctricas han superado al cobre en importancia. Se trata de los materiales semiconductores. El más importante es el silicio, componente principal de los modernos chips electrónicos.

Como hemos visto, la mayoría de los materiales estratégicos son conocidos por el gran público, pero sin embargo, existen materiales menos conocidos pero esenciales para nuestra vida cotidiana. Un ejemplo de máxima actualidad es el tantalio, metal cuya resistencia al calor y a la corrosión lo convierte en ideal para diseñar circuitos electrónicos muy pequeños y de bajo consumo. Los actuales teléfonos móviles son una realidad gracias a las modernas baterías recargables de gran capacidad y sobre todo a este material.