Ciències per al Món Contemporani Grup 6: Xavier Comas Anna Fuster Oscar Marina Vicenç Collado Jordi Gellida

CLICK AQUÍ

Metalls i aliatges (Xavi Comas)

Que són:Els metalls i aliatges són materials d’origen mineral que estan compostos d’un o més elements metàl·lics i que poden contenir també elemnts metàl·lics.Si el material està format per un sol element químics, com el ferro,el coure, o l’alumini parlem d’un material metàl·lic pur. Però per contra si l’element quìmic, com passa amb el bronze o el llautó, es tracta d’un aliatge, creat per obtenir un material amb unes propietats diferents de les que tenien per separat els seus elements constitutius.

Característiques dels Metalls purs: Gran duresa,es poden treballar amb processos de foneria,són bons conductors, gran resistència i es poden reciclar.Hi han diversos tipos:el coure,el ferro,L’alumini, la plata i l’or.

Característiques dels Aliatges:Combinació de diversos metalls, en la qual poden partipar també petites quantitats d’alguns elements no metàl·lics.No podem parlar de una característica concreta ja que depen de la combinació concreta dels seus constituents.

Els metalls purs.

-El coure: És el primer metall utilitzat per l’esser humà.Ja que és troba en un estat gairabé pur, material més utilitzat per la fabricació de cables elèctrics, és un metall fàcil de treballar,mal·leable,dúctil i relativament to, tenen un grau de puresa del 90% són els millors conductors de electricitat.El ferro: És un metall emprat per la humanitat des de fa 2500anys. És un metall mal.leable,tenaç de color gris platejat i prsenta propoetats magnètiques; és ferromagnètic a temperatura ambient.El ferro és el metall més usat, amb el 95% en pes de la producció mundial de metall. No obstant això es corroeix fàcilment, especialment quan s’exposa a ambients humits i salids.L’alumini: A causa de la seva alta reactivitat va dificultar-ne l’aïllament fins al final del segle XIX. L’alumini és un metall lleuger,tou però resistent i d’aspecte gris platejat.Té moltes aplicacions com podem coneixer però la més curiosa esque l’alumini polvoritzat s’usa com a combustible per els coets. La plata i l’or: Estan considerats metalls preciosos. Això no ostant l’escassetat d’aquest materials i l’elevat valor econònomic que tenen en limiten la utilització.-La plata: és un material dúctil i mal·leable ,nomes superat per l’or en aquest aspecte.És el millor conductor de calor l’electricitat i de la calo,és per això que s’utilitza en l’electrònica.-L’or: És el material més dúctil i mal·leable que hi ha.Posseeix una resistència molt alta a la corrosiói a l’atac de la majoria d’agents químics.

Els aliatges.

Aliatges ferris: L’aliatge ferri principal és l’hacer, que s’obté a l’afegir al ferro un percentatge de carboni sempre inferior al 2%.Encara que hi ha alguns aliatges de ferro sense carboni,la gran majoria dels que incoporen altres elements es prepare a partir de l’acer. Gairabé el 90% dels acers que utilitza la indústria són acers ordinaris,en què la proporció de carboni es manté per sota de l’1%.Els més resistents s’utilitzen per a la fabricació de peces sotmeses a esforços constants,com ara bigues,eixos i sistemes de transmissióde força per la seva duresa.La diferencia amb els acers especials esque els acers especials han estat modificats per tenir millors propietats mecàniques o químiques.Aliatges no ferris:-Bronze: És un aliatge de coure amb estany,amb una proporció d’aquest darrer inferior al 20%.Amb propietats mecàniques semblants a les de l’hacer.-Llautó: Es forma amb coure i zinc,una barreja que confereix a l’aliatge més duresa i ductilitat que les del coure pur.Sutilitza en serralleria i per la fabricació de vàlvules,cargols i femelles.-Duralumini: En aquest grup s’inclouen els aliatges de l’alumini amb altres metalls:els més usats són el coure,el magnesi,el manganès i el zinc.Altres aliatges:-L’or Nordic: Contè coure, alumini,,zinc i stany.Es utilitzat per fabricar les monedas de 10,20,50,centims.-Billo: En la antigitat esvà utilitzar quant esvà acabar la plata.

Fotos de metalls i aliatges

Ferro en estat pur Coure Baretas d’alumini

Or Bronze Llautó

MATERIALS D’ORIGEN BIOLÒGIC (Anna MATERIALS D’ORIGEN BIOLÒGIC (Anna Fuster)Fuster)1.Origen VegetalPaper-És una làmina constituïda per un entramat tridimensional de fibres de cel·lulosa i altres substàncies.

-Es va descobrir a la Xina i ha estat datat a l’any 8 aC, arribaria a Europa a través de les conquestes àrabs.

Fabricació

·Refinament: desfibrar i tallar 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: són productes en pols que contribueixen a donar cos al paper.

·Coloració: Se li afegeixen a la pasta substàncies colorants de naturalesa mineral o orgànica.

Fusta-És la matèria llenyosa del tronc d’un arbre.

-És un material heterogeni, higrosòpic (absorbeix l’aigua, cel·lular i anisotròpic (variació d'una propietat física)

Fabricació

·Apeo, tall o tal

·Transport: la fusta és transportada des del seu lloc de tall a la serradora.

·Serrat: dividir en trossos la fusta segons l'ús que se li hagi de donar.

·Assecatge

Fibres TèxtilsFibres Tèxtils

Cotó-S’obté dels filaments de cel·lulosa continguts a les càpsules de les llavors de la planta -La seva importància va començar al segle XIX amb el procés d’industrialització.PropietatsDurabilitat, resistència, absorció, composició pura i homogeni. Color blanc, groc pàl·lid o lleugerament vermellós. La seva fibra és sedosa, forta i de longitud i gruix variables.

Lli-S’obté dels filaments del tronc de la planta (lli) conreada principalment per la fibra tèxtil o per l’oli.Propietats-Fibra de color blanc, ros, torrat o gris clar, composta per cel·lulosa, bona conductora de calor, resistent (al trencament) i higrosòpica.

Jute-El jute (planta) s'utilitza o es conrrea per la seva fibra que rep també el nom de jute.Propietats-Color grogenc o castany, es pot tenyir amb facilitat, fràgil i poc resistent, sensible als àcids i tacte aspre.

Cànem-Les seves fibres s’obtenen de l’escorça de les tiges de la planta.Materials obtinguts-Fibres tèxtils i cordatjes de gran resistència, llavors i olis rics en greixos i proteïnes, combustibles, lubricants i plàstics vegetals, cel·lulosa (per a paper), materials de bioconstrucció i materials aïllants.

2.Origen Animal2.Origen AnimalLlana-Fibra natural obtinguda a partir del pèl d'alguns animals (sobretot ovelles).Característiques: -Lleugera, elàstica, aïllant tèrmic, resistent (als bacteris i fongs) i higroscopicitat (capactat

per absorbir lahumitat atmosfèrica).

Seda-Fibra tèxtil natural. El seu filament de la seda prové d'unes proteines segregades per les

glàndulessalivals del cuc de seda, és a dir, l'eruga de la papallona de la seda i alguns artròpodes.Carácterístiques:-La fibra i el fil de seda és molt resistent, llis, i molt brillant. Es descompon a 170° C i quan

és crua (quansurt del debanatge) té un tacte aspre i cruixent. Els teixits són molt resistents, aïllants i

amb una bonapresència, molt suaus i lluents.

Cuir-Pell dels animals quan ha estat adobada per tal de garantir-ne la conservació i les

carácterístiquespròpies del producte. Característiques:-Higroscòpic, conductor de l’electricitat, transpirable, mal·leable, resistència al foc, solidesa

al doblegat iresistència a la tracció i a l'estrip.

MATERIALS MINERALS NO METÀL·LICS1.Materials Ceràmics-La ceràmica és un material sòlid inorgànic i no metàl·lic que necessita la intervenció d’una quantitat de calor en la seva preparació. Els materials ceràmics poden tenir una estructura cristal·lina o ser amorfs.

-Avui dia la ceràmica inclou la fabricació de productes domèstics, industrials, per a la construcció o objectes d'art. Al segle XX es van desenvolupar nous materials ceràmics que van ser utilitzats en el camp de l’electrònica dels semiconductors.

Característiques:

-És sòlid, inert, fràgils, dur, resistent a la compressió, la debilitat de cisallament i la tensió. Resisteixen a l'erosió i poden suportar temperatures molt altes.

2.Materials de ContruccióEl formigó és un material usat en la construcció que resulta de l'emmotllat i enduriment d'una barreja d'àrid (grava i sorra), ciment, aigua, additius i addicions.

El ciment pòrtland en si s'obté en calcinar a uns 1.500 º C, mescles preparades artificialment de Calcàries i Argiles.

Els àrids són matèries primeres minerals extretes de la terra per a ser utilitzades, després de processos de trituració i classificació, en diversos sectors. Són un material insubstituïble, vital per al desenvolupament de l'economia. Ara per ara, és la segona matèria prima més consumida després de l'aigua i representa més del 50% de tots els recursos minerals consumits.

Els àrids són matèries primeres minerals extretes de la terra per a ser utilitzades, després de processos de trituració i classificació, en diversos sectors. Són un material insubstituïble, vital per al desenvolupament de l'economia. Ara per ara, és la segona matèria prima més consumida després de l'aigua i representa més del 50% de tots els recursos minerals consumits.

S'anomena formigó armat quan s'usa en combinació amb barres d’acer per a la construcció d’elements estructurals, aprofitant el fet que el formigó treballa bé a compressió i que l’hacer treballa bé a tracció.

3.Vidre-Un vidre és una matèria sòlida aconseguida a partir del refredament d'un líquid evitant la seva cristal·lització.

Els primer materials per obtenir el vidre són potassi, silici i calcària. Per obtenir-lo, s'han de barrejar les matèries primeres en la proporció adequada. S'hi afegeix vidre ja usat i esmicolat i s'introdueix tot al forn a 1500 graus. Dins del forn, les matèries primeres es fonen i es tornen líquides. Quan la massa es refreda, es torna sòlida, i té les qualitats del vidre. Les tècniques més importants de donar forma al vidre són: el bufat, el premsat i el laminat.

Polímers (Oscar Marina) 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) químiques senzilles, 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.

Propietats més comunes:

1. La resistència mecànica al desgast i a la ruptura. A causa de la seva elevada resistència mecànica, la llana,la seda(ambdós amb un alt percentatge de de proteïnes),i el cotó(format per cel.lulosa)s’utilitzen per fabricar teixits.

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

3. La resistència als agents químics i atmosfèrics. Molts polímers són inatacables pels àcids i per les bases.No s’oxiden ni es podreixen.

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

5. La baixa densitat,que permet preparar materials lleugers.

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

7. No són bons conductors de la electricitat.

Classificació Els podem classificar en 5 grups:

Segons els seus origens. Segons els mecanismes de polimerització. Segons la composició química. Segons les seves aplicacions. Segons el seu comportament a elevar la temperatura.

Segons el seu origen (I) Polímers naturals: Es troben a la natura, formats pels éssers

vius. Pertanyen les proteïnes y la cel·ulosa.

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.

Polímers artificials: S’obtenen dels naturals mitjançant processos de modificació química.

Principals: 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.

Segons el seu origen (II)

Sintètics: Són el resultat del disseny i de la fabricació humana.

1. Derivats del petroli: Aïllants de l’electricitat i de el calor. Se’ls pot donar forma amb facilitat. Exemples:

2. 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.

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

4. 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.

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

6. PVC: És un polímer termoplàstic que té dues varietats: la rígida i la flexible.

7. Polietilè: S’obte apartir de l’etilè, en forma de llargues cadenes lineals. Aquest plàstic comparteix lleugeresa i estabilitat química.

8. Metraquilat: Destaca per la seva gran rigidesa i transparència. S’empra com a substitut del vidre i te una duresa similar a la de l’alumini.

Segons les propietats físiques i la reacció a la calorSegons les propietats físiques:

1.Elastòmers: Estan dotats d’una gran elasticitat, com per exemple el cautxú.2.Plàstics: Si se’ls aplica una força d’una certa intensitat, es deformen de manera irreversible.3.Duroplàstic: Són substancies, com la baquelita, duna gran duresa i rigidesa

Segons la reacció a la calor:

1.Termoplàstics: Quan són sotmesos a temperatures elevades passen a estat líquid, i flueixen. Quan es refreden, es tornen a endurir.2.Temoestables: Quan arriben a un cert límit, es decomponen i perden l’estructura química, per la qual cosa no recuperen l’estat inicial en refredar-se.

Per més informació: http://es.wikipedia.org/wiki/Polímero

Semiconductors : són materials que tenen resistència al pas de l’electricitat depèn de diversos factors. Les seves propietats electròniques es poden controlar afegint-los impureses. Aquestes s'anomenen dopants, i afegeixen electrons o forats addicionals.

Semiconductors intrínsecs: és aquell prou pur perquè les impureses no afectin apreciablement el seu comportament elèctric.

Semiconductors extrínsecs: és aquell que ha estat modificat mitjançant l'addició d'impureses. Un semiconductor amb electrons de més es diu del tipus N, mentre que el que té forats addicionals és anomenat del tipus P.

Supraconductor: 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. 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.

(Vicenç Collado)

La nanotecnologia engloba aquells camps de la ciència i de la tècnica aplicades als materials a dimensions molt reduïdes (mil milionèsimes) de metre). En l’actualitat s’ha aconseguit fabricar materials a escala manomètrica (com els nanotubs) però es tracta d’èxits en fase experimental.

NanotubsDestaquen entre els nanomaterials. Estructures tubulars amb diàmetres de pocs nm, fets de carboni. Destaquen el seu comportament elèctric semiconductor i superconductor, i una enorme resistència mecànica a la tensió que supera la de l’acer. Conté una gran capacitat per a conduir la calor, gràcies a aquestes característiques s’espera que puguin emprar-se per fabricar components i enllaços electrònics més eficaços i reduïts.

Propietats:Son les estructures de major resistència, Tot i que la seva densitat es sis vegades menor a la del acer.

Poden transportat enormes quantitats d’electricitat sense fondre’s.Gran elasticitat. Recuperen la seva forma després de ser doblegades en grans angles.

Producció mitjançant:Ablació làser (alta puresa poca quantitat).Descàrrega d’arc (alta puresa, poca quantitat).CVD (Chemical vapor deposition) Deposició química de vapor (gran quantitat, bona qualitat).

Silicones: són polímers en què les seves cadenes estan formades a partir de Silici. Són flexibles, lleugers i modelables. Amb la calor, adquireixen una resistència semblant a la dels metalls. Tampoc no es veuen afectades per l’aigua ni per la major part d’agents químics, i són aïllants de la calor i de l'electricitat.

Materials intel·ligents: són materials capaços de respondre de manera reversible i controlable davant diversos estímuls físics o químics externs. La capacitat de crear components amb precisió atòmica pot portar a estructures moleculars amb interessants característiques tals com una alta conductivitat elèctrica o potencia. Els avions del futur podran tenir ales auto plegables que funcionaran sense alerons, reduint així l’aerodinàmica i disminuint els costos de combustible.

Fum gelat: l’aerogel és un dels nous materials més prometedors. És tan lleuger com l’aire, és molt resistent i aïllant tèrmic. La seva composició és de silici, carboni i diferents metalls. És un bon filtre i catalitzador.

Metamaterials: es tracta de materials que adquireixen propietats que no existeixen a la naturalesa.

Materials híbrids: Es componen d’un material base, anomenat matriu, al qual s’afegeixen altres fibres. Els més utilitzats són la fibra de carboni i de vidre. El carboni dóna resistència i flexibilitat, que afegit a la seva densitat, fa que sigui millor que els metalls, el carboni també és bon aïllant tèrmic, és ignífug i resisteix a nombrosos agents corrosius.

ESTRATÈGIES D’ÚS DE RECICLATGE

En el disseny de nous materials s’ha de tenir en compte el seu cicle de la vida. Mitjançant el seu anàlisi es poden avaluar els impactes ambientals i econòmics.

Des del punt de vista de la seva gestió els materials tenen dues etapes crítiques: el procés d’obtenció(impactes del procés d’obtenció de matèries primes per formar el material analitzat) i la conversió en deixalles. L’etapa de conversió en rebuig significa la possibilitat que el material passi al medi on pot tenir un impacte negatiu. Per evitar aquest efecte es dissenyen processos de reciclatge que permeten dos avantatges: reducció de residus i preservació dels recursos naturals.

Fases dels processos de reciclatge: Recuperació (recuperar i separar amb facilitat) Transformació (han de poder convertir-se en primera matèria) Consum (reaprofitar-se de forma òptima)

El reciclatge resulta més econòmic, i també més senzill, que els procés de fabricació original. I també més senzill

Quan analitzem el comportament dels materials hem de tenir encompta el Cicle de Vida, les diferents fases que el configuren:

- En la fase d’extracció dels materials caldrà considerar latransformació del mitjà|medi.- En la fase de producció (plàstics i metalls), les emissions que es generen i el consum d’energia.- En la fase de transport, el consum d’energia que serà més elevatsi provenen de llocs més llunyans.- En la posada|posta en obra, els riscs sobre la salut humana i la generació de sobrants.- En la deconstrucció, les emissions contaminants i la transformaciódel mitjà|medi.

Els mètodes d’anàlisi de Cicle de Vida pretenen analitzar l'impacte queocasionen en cada una de les fases de la seva vida. El fonamental és quantificar en magnituds comparatives l'esmentat impacte (per exemple, les emissions de gasos hivernacle es tradueixen en quantitats equivalents de CO2). I a continuació procedir a la seva comparació per facilitar l’elecció. Un dels mètodes més emprats és el Simapro 6.0 creat per la consultora ambiental Pré Consultants. Seguint l’esquema abansreferit, analitza els següents impactes: efecte hivernacle, ozó, acidificació del terra, eutrofització de l’aigua, contaminació atmosfèrica,contaminació del terra i l’aigua per metalls pesants i pesticides,consum d'energia i producció de residus sòlids.

Clicant els botons com els que has vist podràs navegar sense dificultat per el nostre PowerPoint

Per Veure Les Diapositives De Cada membre

Tornar A

l’Índex