MATERIALS I NOUS MATERIALS

1

INDEX

1. METALLS I ALIATGES___________________________PÀG: 3 - 5 2. MATERIALS MINERALS NO METÀL·LICS _________PÀG: 6 - 9 3. MATERIALS D’ORIGEN BIOLÒGIC______________PÀG: 10 - 12 4. ELS POLÍMERS_________________________________PÀG: 13 - 16 5. PRODUCTES DE NOVES TECNOLOGIES__________PÀG: 17- 19 6. ESTRATÈGIES D’ÚS I RECICLATGE_______________PÀG: 20 -22

2

1. Metalls i aliatges Què són? Són materials d’origen mineral que estan compostos d’un o

més elements metàl·lics, i que poden contenir també alguns elements no metàl·lics en petites proporcions.

Propietats A Favor Contra• tenen una gran duresa.• es poden treballar mitjançant processos de foneria•Són bons conductors de calor i electricitat.•La seva resistència mecànica permet emprar-los per a aplicacions estructurals sotmeses a grans esforços

•Materials molt utilitzats•Gran versatilitat•Es poden reciclar amb facilitat.

•Costos econòmics elevats• Gran consum d’energia•Processos de transformació complexos.

•són combinacions de diversos metalls i les característiques de cada aliatge depenen de la combinació concreta dels seus constituents.

•Milloren els components originals

Metalls purs

Aliatges

3

1.1. Metalls· Coure: té capacitat de conduir l’electricitat.

Metall mal·leable, dúctil i relativament tou.

Els coures comercials es distingeixen pel seu grau de puresa i pel tractament rebut, així,

se’n distingeixen els principals:

· Coure electrolítics: 1 º de puresa al 99,9% i són els millors conductors de l’electricitat.

· Coure tèrmic: Puresa inferior

· Ferro: Gran resistència i mal·leabilitat.

Propietats magnètiques, no obstant això, es corroeix fàcilment. També té propietats mecàniques

· Alumini: Bon conductor de la calor i de la electricitat.

Metall mal·leable, dúctil i tou.· Plata: Metall dúctil i mal·leable.El millor conductor de l’electricitat i de la calor, destaca el seu alt índex dereflexió.· Or: El més dúctil i mal·leable de tots elsmetalls.Gran densitat, bon conductor de la calor i l’electricitat, molta resistència a lacorrosió

4

1.2. Aliatges

Es classifiquen en funció del metall que intervéen la seva formula amb una proporció més elevada.

Aliatges ferris: El principal es l’acer. - Acer ordinari: Gran resistència mecànica, depenent del percentatge de carboni. - Acer especial: intervenen altres elements, que confereixen propietats mecàniques i químiques millors. ( a. inoxidable, a.+Mo/Va/Ni) Aliatges no ferris: En destaquen tres materials. - Bronze: És un aliatge de Cu + Sn, bastant resistent, té propietats mecàniques. - Llautó: Es forma amb Cu+Zn. Molt dúctil, resistent i no produeix espurnes per impacte. - Duralumini: Els aliatges de l’alumini amb els metalls (+ Cu, Mg, Mn, Zn)

Llautó Duralumini Bronze

5

Aquesta denominació designa un grup molt heterogeni de materials, alguns dels mes utilitzats són els ceràmics , els de construcció i el vidre.

2. Materials minerals no metàl·lics

6

2.1. MATERIALS CERÀMICS:

• El terme ceràmica s’aplica als objectes fabricats a partir de l’argila barrejada amb silicats, entre els quals predominen els d’alumini, i que inclou també òxids de ferro i traces d’altres compostos.

• Barrejada amb l’argila formen una massa plàstica i uniforme que adquireix rigidesa al assecar-se. Aquesta propietat s’estabilitza si se sotmeten les peces a cocció.

• Els materials ceràmics son molt resistents a les altes temperatures i a l’acció de la major part dels agents químics. Per contra son fràgils i es trenquen amb facilitat sotmesos a esforços de tensió.

• Les diferents varietats d’argila proporcionen ceràmiques amb propietats específiques molt diverses. Al afegir quars o sorra s’obté un tipus de ceràmica més plàstica, adequada per la fabricació de maons, mentre que les argiles més modelables es reserven per objectes treballats amb tors o amb motlles. En el cas del gres s’elimina la porositat de l’argila mitjançant la vitrificació de la capa externa, sotmesa a temperatures molt altes.

• Els materials ceràmics se solen classificar segons les seves aplicacions:- Ús estructural: argiles per la fabricació de maons, rajoles i gres.- Terrisseria i fabricació de objectes: Materials fàcilment modelables, com la

terracota, la majolica, la porcela i la pisa.- Refractaris: Argiles amb un alt contingut de silici capaces de suportarr

temperatures elevades.7

2.2. MATERIALS DE CONSTRUCCIÓ:

• Un material de construcció és una matèria primera o amb més freqüència un producte manufacturat, emprat en la construcció d'edificis o obres d'enginyeria civil.

• Els materials de construcció es fan servir en grans quantitats, per la qual cosa han de provenir de matèries primeres abundants i barates. Per això, la majoria dels materials de construcció s'elaboren a partir de materials de gran disponibilitat com sorra, argila o pedra.

• Els materials de construcció tenen com a característica comú el ser duradors. Depenent del seu ús, a més hauran de satisfer altres requisits com ara la duresa, la resistència mecànica, la resistència al foc, o la facilitat de neteja.

• Tipus:1. -Sorra: Substància que consisteix en grans petits provinents generalment de la

disgregació de les roques. 2. -Fang : Mescla pastosa d’argila i d’aigua.3. -Pedra: Matèria mineral dura i sòlida.4. -Metàl·lics : Els més utilitzats són el ferro i l’alumini 5. -Orgànics : Fonamentalment la fusta i els seus derivats, encara que també

s'utilitzen o s’han utilitzat altres elements orgànics vegetals, com palla, bambú, suro, lli, elements tèxtils o fins i tot pells animals.

6. -Sintètics: Fonamentalment plàstics derivats del petroli, tot i que sovint també es poden sintetitzar. Són molt emprats en la construcció per la seva inalterabilitat, el que al mateix temps els converteix en materials molt poc ecològics per la dificultat a l'hora de reciclar-los. 8

2.3. EL VIDRE

• Substància fabricada a partir de Silici.

• Es fon a altes temperatures juntament amb borats i fosfats.

• Material amorf, en un estat anomenat “vitri”, en què les unitats moleculars, tenen prou cohesió per mantenir una rigidesa mecànica.

• Fàcilment reciclable, ja que, l’escalfament el fa tornar a la seva forma líquida.

• Pot ser transparent, però també hi ha varietats translúcides.

• El vidre fos es mal·leable i se li dona forma mitjançant tècniques com: el colat, el bufat, el premsat, l’estirat i el laminat.

• En fred, és un material fràgil, que es pot treballar per mitjà del tallat.

APLICACIONS:

• S’ empra per a preparar recipients de tota mena i instruments de laboratori.

• S’empra com a aïllant, ja que té una escassa conductivitat elèctrica.

• Trobem vidre per finestres, portes, plaques vitroceràmiques, per ampolles i recipients, vidres usats en òptiques i varietats fotosensibles.

• Una de les ultimes aplicacions és la vitroceràmica: en la composició del vidre trobem la inclusió d’alguns metalls que produeixen una cristal·lització localitzada en ser exposats a radiació ultraviolada. Si se sotmet a altes temperatures es converteix en vitroceràmica,dotada d’una resistència mecànica i una capacitat d'aïllament elèctric superiors a les del vidre ordinari

9

3.Materials d’origen biològic 3.1. Origen Vegetal

Paper: Substància feta per l’encavalcament de

fibres de cel·lulosa adherides les unes a les altres i que pren la forma de làmines molt primes.

Característiques: - Color: Gran varietat, peró domina el

blanc - PH (grau d’acidesa) neutre.     - Mida: abans que es normalitzessin les

mesures del paper industrial, cada país tenia les seves.

Procés d’obtenció: Refinament: Es desfibren i tallen les

fibres per tal d'adaptar al tipus de paper desitjat.

Encolat: se li afegeix cua al paper, per evitar que sobre el paper s'escampi la tinta a l'imprimir o escriure.

Càrregues: productes en pols que contribueixen a donar cos al paper.

Coloració: Se li afegeix a la pasta substàncies colorants.

Fusta:Matèria poc llenyosa del tronc d’una planta.Característiques:- Anisotròpic (determinades propietats

físiques:elasticitat, temps, conductivitat, velocitat de propagació de la llum... Varien segons la direcció en que són examinades.

- Higroscòpic (humitat atmosfèrica)- Heterogeni - Cel·lular

Procés d’obtenció:

-Apeo. tall o tala (Llenyataires tallen l’arbre i els hi treuen les branques)

- Transport (Transportada des del seu lloc de tall a la serradora )

- Serrat (Serradora divideix en trossos la fusta segons l'ús que se li hagi de donar posteriorment)

- Assecatge: (fa que la fusta sigui de qualitat i estigui en bon estat)

10

Fibres Tèxtils Cotó: S’obté dels filaments de cel·lulosa

continguts en la càpsula de les llavors de la planta.

Productes obtinguts a partir del cotó:

-Oli i sabó -Bitllet del Euro i dòlar -Cel·lulosa per a utilitzar en

cosmètics -Pólvora -Fibres per a peces de vestir

-Combustible per a coets Jute: Característiques: Color grogenc o castany. - Es pot tenyir amb facilitat - Poc resistent i fràgil.

- Sensible als àcids -Planta pròpia de regions tropicals

humides - Tacte aspre

Llí:

S’obté dels filaments de la tija de la planta del mateix nom

Característiques:

Fibra de color blanc, ros, torrat o gris clar. Compost principalment per cel·lulosa.

Capacitat per absorbir aigua. Resistència al trencament.

Bona conductora de la calor.

Cànem:

Les seves fibres s’obtenen de l’escorça de les tiges de la planta(gran resistència).

Productes obtinguts a partir del cànem:

- Fibres tèxtils i cordatjes de gran resistència. - Llavors i olis rics en greixos i proteïnes.

- Combustibles ecològics, lubrificants i plàstics vegetals.

- Cel·lulosa per a paper - Materials de bioconstrucció de gran

resistència. - Materials aïllants, peces plàstiques i

tèxtils per a automòbils.

11

3.2. Origen animal Llana: Fibra natural obtinguda a partir del pèl d'alguns

animals (sobretot ovelles).

Característiques: - Lleugera - Elàstica - Aïllant tèrmic - Resistència als bacteris i fongs - Higroscopicitat (absorbeix la humitat

atmosfèrica).

Cuir: Pell dels animals quan ha estat adobada per tal

de garantir-ne la conservació i les característiques pròpies del producte.

Característiques: - Higroscòpic - Conductor de l’electricitat - Transpirable - Mal·leable - Resistència al foc - Solidesa al doblegat - Resistència a la tracció i a l'estrip

Seda: Fibra tèxtil natural. El seu

filament de la seda prové d'unes proteines segregades per les glàndules salivals del cuc de seda, és a dir, l'eruga de la papallona de la seda i alguns artròpodes.

Característiques:

-Brillant

-Alt grau de degracació.

-Tacte suau

-Cost elevat.

12

4. Els polímers•Els polímers són compostos constituïts per molècules gegants anomenades macromolècules. Són molècules que tenen una massa molecular molt elevada, resultant de la reacció química entre unitats ( molècules) químiquessenzilles, de vegades idèntiques, que es repeteixen en una determinada seqüència. Aquestes unitats químiques, anomenades monòmers, estan unides les unes amb les altres per enllaços covalents, que són tipus d’enllaç químic en què dos àtoms comparteixen un o més parells d’electrons.

-Estructura de les molècules gegants o macromolècules: lineal (cadenes llargues) o ramificada(reticles).

-Propietats més comunes:

• La resistència mecànica al desgast i a la ruptura.

• La tenacitat per resistir grans esforços de tracció o de compressió sense trencar-se i l’elasticitat, amb la possibilitat de deformació sense ruptura.

• La resistència als agents químics i atmosfèrics.

• La facilitat de tenyir-los en tots els tons i colors.

• La baixa densitat,que permet preparar materials lleugers.

• La capacitat per formar fibres, amb aplicació a la indústria tèxtil i amb l’avantatge que la majoria són aïllants elèctrics i tèrmics.

No totes les substàncies formades per polímers presenten la totalitat de les propietats esmentades.

13

4.1CLASSIFICACIÓ:

Segons l’origen:

· Naturals: es troben en la natura, formats pels éssers vius. Ex: proteïnes, cel·lulosa· Artificials: s’obtenen mitjanaçant processos de modificació química.· Sintètics: són el resultat del disseny i de la fabricació humans. Ex: el PVC.

Segons les propietats físiques:

· Elastòmers: dotats d’una gran elasticitat. Ex: cautxú.· Plàstics: si se’ls aplica una força d’una certa intensitat, es deformen de manera

irreversible.· Duroplàstics: són substàncies d’una gran duresa i rigidesa.

Segons la reacció a el calor.

· Termoplàstics: quan són sotmesos a temperatures elevades passen a l’estat líquid, i flueixen. Quan es refreden, es tornen a endurir.

·Termoestables: No es fonen amb el calor.

14

o POLÍMERS NATURALS

Exemples: proteïnes, àcids nucleics, lignina, cel·lulosa, quitina i cautxú.

El més utilitzat és la cel·lulosa. Es troba a la paret de les cèl·lules vegetals. Estructura rígida, llargues cadenes. Composta per glucoses unides per enllaços 14,β.

oPOLÍMERS ARTIFICIALS

Principals: nitrocel·lulosa, raió i cautxú vulcanitzat.

- Nitrocel·lulosa: s’obté mitjançant el tractament de la cel·lulosa amb àcid nítric. Fabricació d’explosius, pintures, tints i vernissos.

- Raió: Conegut com seda artificial, llana artificial i viscosa. Polímers de cel·lulosa molt flexible. La fibra de cel·lulosa se sotmet a un bany alcalí i després es renta amb àcid. Diferents tipus.

- Cautxú vulcanitzat: barreja de cautxú i sofre escalfada. Polímer molt elàstic i molt resistent a les altes temperatures i el desgast. Fabricació de pneumàtics, soles de sabates i teixits i revestiments impermeables.

15

POLÍMERS SINTÈTICS Derivats del petroli. Aïllants de l’electricitat i de el calor. Se’ls pot donar forma

amb facilitat. Exemples:

• Niló: Llargues cadenes de monòmers units per enllaços de tipus amida. Fibres lleugeres i resistents. Es dissolen en àcids i tenen un comportament termoplàstic. Substitut de la seda i el raió.

• Poliestirens: Grup de termoplàstics que es poden presentar de tres formes: poliestirè antixoc, el cristall i l’expandit.

• Polièsters: Polímers amb enllaços de tipus èster. PET (politereftalat d’etilè), transparent, resistent al desgast físic, estable davant dels agents químics i es pot reciclar. Fabricació d’envasos alimentaris.

• Poliuretà: Condensació de polièsters. Estructura amb bombolles de gas. Densitat molt baixa i gran capacitat aïllant. Revestiments, farcits i segellats.

• PVC: és un polímer termoplàstic que té 2 varietats: la rígida i la flexible.• Polietilè: és un dels plàstics més comuns. Les diverses varietats

comparteixen rigidesa i gran estabilitat química. Impermeable i fàcil de modelar. És recicla fàcilment

• Metacrilat.: destaca per la seva gran rigidesa i transparència . S’empra com a substitut del vidre. Es fabrica en forma de perfils i planxes de diversos gruixos i dureses.

16

5. Productes de noves tecnologies

Nous materials elèctricsUn semiconductor és un material sòlid que es comporta com un aïllant a molt baixa temperatura, però que presenta certa conductivitat elèctrica a temperatura ambient essent possible de controlar aquesta conductivitat per mitjà de l'addició d'impureses. No s'ha definit clarament com diferenciar un semiconductor i un aïllant, però es pot dir que un semiconductor es un aïllant amb la banda electrònica de conducció prou poblada a temperatura ambient. Els semiconductors presenten una resistivitat elèctrica a mig camí entre la dels conductors i la dels aïllants, i aquesta resistivitat pot variar amb la presència d'un camp elèctric extern.

Superconductors: La superconductivitat és la capacitat intrínseca que posseeixen certs materials per conduir el corrent elèctric amb resistència nul·la en determinades condicions. La superconductivitat es dóna per sota d'una determinada temperatura; no obstant això, no és suficient amb refredar el material, també és necessari no excedir un corrent crític ni un camp magnètic crític per poder mantenir l'estat superconductor.

Piezoelèctrics: La piezoelectricitat és la capacitat de certs cristalls de generar una diferència de potencial quan se'ls sotmet a una deformació mecànica. La paraula deriva del grec piezein, que significa «esprémer» o «estrènyer». L'efecte piezoelèctric és reversible: els cristalls piezoelèctrics es poden deformar quan se'ls aplica una diferència de potencial externa; la deformació resultant és, però, molt petita, d'aproximadament un 0,1% de les dimensions originals.

17

5.1 Nanotecnologia

La nanotecnologia és un camp de les ciències aplicades dedicat al control i manipulació de la matèria a una escala menor que un micròmetre, és a dir, a nivell d'àtoms i molècules. El més habitual és que tal manipulació es produeixi en un rang d‘ entre un i cent nanòmetres.

NanotubEls nanotubs són estructures tubulars de carboni de diàmetre de l'ordre del nanòmetre. Es caracteritzen per presentar una gran complexitat electrònica. Una important aplicació dels nanotubs, donada la seva gran superfície i la seva baixa resistivitat, és la Electroquímica, com el desenvolupament de supercondensadors, dispositius per a l'emmagatzematge d'hidrogen i fabricació de cèl·lules solars.

18

5.2 Altres nous materials

Silicona: La silicona és un polímer inodor i incolor fet principalment de silici. La silicona és inerta i estable a altes temperatures, el que la fa útil en gran varietat d'aplicacions industrials, com lubrificants, adhesius, impermeabilitzants, i en aplicacions mèdiques, com pròtesis valvulars cardíaques.

Materials intel·ligents: Els materials intel·ligents tenen la capacitat de canviar el seu color, forma, o propietats electròniques en resposta a canvis o alteracions del medi (llum, so, temperatura, voltatge). Aquests materials podran tenir atributs molt potents com la autorecuperació. Un exemple serien els vidres intel·ligents que es poden enfosquir si la temperatura d’una habitació arriba a un cert valor. Un cas particular són els materials amb memòria de forma, capaços de recordar la disposició en que es trobaven.

Materials híbrids: Es composen d’un material base, anomenat matriu, al qual s’afegeixen tipus de fibres. Els materials híbrids més utilitzats són les fibres de vidre i les fibres de carboni.La fibra de vidre és un material format per fibres extremadament fines de vidre o plàstic. És d'un color blanquinós o grogós, flexible, lluent i té un tacte sedós quan es presenta en feixos ordenats, ja que les masses de fibra de vidre emprades per aïllament (llana de vidre), amb fibres curtes desordenades, més aviat és aspre i punxent.La fibra de carboni és un material compost, fabricat a partir d'una matriu de polímer consolidats amb fibra de carboni. 19

6.Estratègies d’ús i de reciclatgeDiferents contenidors per reciclar:

Contenidor groc (envasos): en aquest s'han de dipositar tot tipus d'envasos lleugers com els envasos de plàstics (ampolles, terrines, bosses, safates, etc.), de llaunes (begudes, conserves, etc.).

Contenidor blau (paper i cartró): En aquest contenidor s'han de dipositar els envasos de cartró (caixes, safates, etc.), Així com els diaris, revistes, papers d'embolicar, propaganda, etc. És aconsellable plegar les caixes de manera que ocupin el mínim espai dins del contenidor.

Contenidor verd clar (vidre): En aquest contenidor es diposita vidre. Contenidor marró (matèria orgànica): En aquest contenidor es diposita

restes de menjar... però no restes de jardineria. Contenidor gris: En ell es dipositen la resta de residus que no tenen cabuda

en els grups anteriors.

20

6.1 Recollida selectiva

Reduir

21

6.2 Processos de reciclatge

Recuperació: Els materials reciclables s’han de poder recuperar i separar amb facilitat.

Transformació: Han de poder reconvertir-se a primera matèria mitjançant procediments econòmics i de poc impacte ambiental.

Consum: Per poder reaprofitar-se de forma òptima, el material reciclat ha de conservar en la major mesura possible les propietats i característiques del material sintetitzat per primera vegada.

22

23

Membres del grup: Joan Bordonaba, Aleix Pastor, Julià Cuenca, Laura Mediavilla, Anna Tur