Nuevos Materiales 5xq6m

Nuevos materiales

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Nuevos materiales Definición Se trata de nuevas familias de materiales y/o tecnologías, que abren importantes potencialidades de desarrollo de aplicaciones específicas.

Nuevos materiales Enumeración Materiales compuestos Materiales adaptativos o inteligentes Materiales biocompatibles Fibra óptica Leds Materiales para rapid manufacturing Materiales ecológicos

Nuevos materiales Materiales compuestos (composites) Se define como aquel material formado por dos o más sustancias que presentan una marcada heterogeneidad, y que por lo normal están unidas de manera inseparable. A pesar de que la naturaleza nos ofrece numerosos ejemplos de materiales compuestos, solo en el siglo XX el hombre ha empezado a imitarlos con el objetivo de conseguir un mayor nivel de eficiencia. El tablero contrachapado, el Corian o Silestone, o las resinas de poliéster con fibra de vidrio, son algunos ejemplos típicos de composites.

Nuevos materiales Materiales compuestos Clasificación por la naturaleza de su matriz - Compuestos de matriz polimérica (plástico): PMC. - Compuestos de matriz metálica: MMC. - Compuestos de matriz cerámica: CMC. Clasificación por su morfología - Compuestos reforzados con partículas (ejemplo: hormigón). - Reforzados con fibras (fibras de vidrio, carbono, aramida, Twaron, Technora, Kevlar). - Estructurales (materiales laminares y es sandwich).

Bronceplástico

Nuevos materiales Materiales adaptativos Definición Los materiales inteligentes, activos, multifuncionales o adaptativos son materiales capaces de modificar de un modo reversible y controlable alguna de sus características, cuando sobre ellos actúan estímulos físicos o químicos externos. De este modo, pueden cambiar su color, forma, viscosidad, generar electricidad, pasar de transparente a opacos, etc. Cabría la posibilidad de que llegasen a tener capacidad de autoreparación.

Nuevos materiales Materiales adaptativos Características - Suelen presentar sensores de reconocimiento y medida de la intensidad del estímulo externo, ante el cual el material reacciona. - Presentan actuadores intrínsecos o embebidos que responde a dicho estímulo. - Tienen mecanismos para controlar tanto el tipo de respuesta como el nivel de la misma, de una forma predeterminada. - El sistema regresa al estado original en cuanto cesa el estímulo.

Nuevos materiales Materiales adaptativos Clasificación - Materiales con memoria de forma (aleaciones, polímeros, cerámicos). - Materiales electro y magnetoactivos (electro y magnetoreológicos, piezoeléctricos, electro magneto-restrictivos). - Materiales luminiscentes (electroluminiscentes LED, fotoluminiscentes, termoluminiscentes, triboluminiscentes). - Materiales cromoactivos (fotocrómicos, termocrómicos, electrocrómicos).

Material fotoluminiscente

Mueble interactivo

Prenda fotovoltaica

Vidrio electrocrómico

Nuevos materiales Materiales biocompatibles Definición Un biomaterial es un compuesto inerte diseñado para ser implantado o incorporado dentro de un sistema vivo, con el objetivo de mejorar, sustituir o regenerar tejidos vivos y sus funciones. Dado que están en o con tejidos y/o fluido corporal, deben resistir la corrosión evitando el envenenamiento del ser vivo dentro del cual se encuentran.

Nuevos materiales Materiales biocompatibles De naturaleza polimérica: teflón, nylon, dacron, siliconas, tienen la ventaja de ser elásticos, baja densidad y fáciles de fabricar; desventajas: baja resistencia mecánica y se degradan con el tiempo. Metálicos: aceros 316, 316 LS y de bajo contenido de carbono, aleaciones de titanio; resistencia al impacto y al desgaste, pero débiles ante la corrosión y no resuelven la discontinuidad con los tejidos vivos. Cerámicos: óxido de aluminio, aluminatos de calcio, óxidos de titanio; buena biocompatibilidad, resistencia a la corrosión e inercia química; no resisten impactos, no son elásticos y son difíciles de producir. Nuevos materiales: se están desarrollando nanocomposites, cerámicas metal-carbono, metal-nitrógeno, aleaciones intermetálicas; los inconvenientes son su coste y las dificultades de producción.

Nuevos materiales Materiales biocompatibles Clasificación por su respuesta biológica Bioinertes: aceptados por el cuerpo, pueden resistir largos períodos dentro de él; se emplean para implantes permanentes, cirugía maxilofacial y craneal (titanio, cromocobalto, circonio, magnesio). Bioabsorbibles o biodegradables: se diseñan para biodegradarse gradualmente y ser reemplazados por el tejido huésped; se emplean en sutura reabsorbible, reconstrucciones óseas, material de relleno en cirugía (algunos polímeros o cerámicas como la hidroxiapatita porosa, el fosfato tricálcico y el cemento de hidroxiapatita). Bioactivos: reaccionan químicamente con los fluidos corporales formando un fuerte enlace interfacial, se emplean para implantes dentales y prótesis ortopédicas (compuestos de titanio/hidroxiapatita, vidrios bioactivos o cerámicas vítreas).

Nuevos materiales Fibra óptica Definición La fibra óptica es un conductor de ondas en forma de filamento, generalmente hecho de vidrio o de plástico; funciona transmitiendo a través del núcleo un haz de luz de modo que éste no penetre por el recubrimiento sino que se refleje y siga propagándose. Aplicaciones - Iluminación de ascensores - Iluminación de piscinas - Anillos de luz (RingLight) o iluminación lineal. - Iluminación de displays, rótulos, cielos estrellados, murales, etc.

Nuevos materiales Fibra óptica Fibra óptica para iluminación: se compone de cientos de monofibras, todas ellas recubiertas por una protección plástica de Megolon o similar (sustitutivo del PVC). Fibra óptica de plástico acrílica: usualmente se usan el metacrilato de metilo o el polimetacrilato de metilo (PMMA); elevada transmisión de luz, transparencia, resistente a la radiación ultravioleta, transparente a los colores, gran estabilidad dimensional, bajo coste.

Nuevos materiales Led Definición Del inglés Light-Emiting Diode, es un dispositivo semiconductor (diodo) que emite luz incoherente de espectro reducido cuando circula por él una corriente eléctrica; pueden emitir cualquier color de luz hasta ultravioleta e infrarroja. El color depende del compuesto empleado en su elaboración: arseniuro de galio, infrarrojo, arseniuro de galio-aluminio, rojo, fosfuro de galio, verde, seleniuro de zinc, azul, etc).. El primer led fue desarrollado en 1927 por Oleg Vladimirovich Losev, pero no empezó a ser usado comercialmente hasta los años sesenta.

Nuevos materiales Led Aplicaciones - Mandos a distancia de televisores. - Electrodomésticos - Equipos de aire acondicionado y de música. - Computadoras, agendas electrónicas, teléfonos móviles y calculadoras. - Señales de tráfico y de emergencia. - es informativos. - Faros para vehículos y bicicletas. - Alumbrado público.

Nuevos materiales Led Características - Elevada eficiencia energética (ahorro entre el 70 y 80% en comparación con las lámparas convencionales). - Fiabilidad. - Resistencia a las vibraciones. - Mejor visión ante diversas circunstancias ambientales. - Menor disipación de energía. - Menor impacto medioambiental. - Capacidad de operar intermitentemente de modo continuo. - Respuesta muy rápida (a diferencia de las lámparas fluorescentes).

Nuevos materiales Materiales para rapid manufacturing Definición: se define como la producción de productos o componentes para uso final, por medio de la tecnología de fabricación por capas (ALM-Additive Layer Manufacturing); a partir de un documento virtual 3D es posible elaborar un producto con material real, siendo su origen las técnicas RP o Rapid Prototyping. Características: las piezas o productos elaborados con ALM tienen que presentar resistencia, funcionalidad, reducción de costes, alto acabado superficial, precisión dimensional, fiabilidad, itir multimateriales.

Nuevos materiales Materiales para rapid manufacturing Clasificación Sistemas basados en líquidos: fotopolimerización (resinas fotosensibles), estereolitografía (resinas de fotopolímero líquido de propiedades similares al ABS, PP, PE y PC). Inyección de polímeros: se emplea cabezal de inyección de tinta para depositar resina acrílica. Sistemas basados en polvos: se trata de sinterizados por láser, sinterizados selectivos por láser plástico en polvo, sinterizado directo por láser de metal en polvo, impresión inkjet e impresión 3D por inyección. Sistemas basados en sólidos: deposición de material sólido fundido o modelado por deposición fundida.

Nuevos materiales Materiales para rapid manufacturing Características Físicas: se exige la máxima calidad de acabado superficial, calidad en los detalles, elección de color y grado de transparencia. Color: precisión en el color, impresión simultánea de varios colores, prestaciones ópticas, permitir desde materiales transparentes a opacos. Viscosidad: la baja viscosidad es requerida al permitir fácil pintado y limpieza. Porosidad: cuanto menor es el tamaño del grano, más disminuye la porosidad y aumenta la densidad de la pieza resultante, consiguiendo mayor cohesión entre capas y mejor acabado. Propiedades mecánicas: las piezas elaboradas con estos sistemas deben poder competir con las piezas elaboradas por sistemas de fabricación convencional, con análogos comportamientos ante las cargas.

Nuevos materiales Materiales para rapid manufacturing Aplicaciones - Piezas y productos unitarios o en pequeñas series pero plenamente funcionales. - Herramientas de fabricación como moldes para inyección y útiles para moldear. - Productos para los sectores de alimentación, textiles, implantes, prótesis, audífonos, restauraciones dentales, piezas de motor, lámparas y joyería. - Productos personalizados o customizados. Ventajas ecológicas - Reducción en el consumo de energía, materiales y contaminación, en comparación con los sistemas industriales convencionales. - Los restos de material se pueden reciclar fácilmente hasta 8 veces.

Nuevos materiales Materiales ecológicos Definición y ventajas Son materiales alternativos a los convencionales que presentan determinadas ventajas en los aspectos ecológicos, entre las que se encuentran las siguientes: - Menor intensidad energética (consumo de energía en las diferentes fases). - Uso de fuentes energéticas renovables y/o limpias. - Permiten la máxima eficiencia y los sistemas productivos son eficientes. - Permiten reducir los impactos sobre la zona natural de donde se extraen. - Son autóctonos o la distancia entre los lugares de fabricación y de uso son lo más cercanas posible. - Incorporan materiales reciclados permitiendo el ahorro de materiales vírgenes; son reciclables y existe mercado para el material una vez reciclado. - Permiten reducir o eliminar los contaminantes al agua, tierra, aire y atmósfera, y también la lumínica y acústica. - Sus prestaciones son plenamente comparables con las de los materiales convencionales frente a los que suponen una alternativa.