2. 1. Materials i nous materials
Sintètics
Origen
Mineral
1. Polímers 2. Elèctrics
Origen 3. Nanotecnologia 4. Silicones
Biològic
5. Intel·ligents 6. Híbrids
FI
Estratègies d’ús i de reciclatge
3. Materials d’origen mineral
Metàl·lics No metàl·lics
Els més utilitzats
Materials Materials de
ceràmics construcció
Metalls i
aliatges Vidre
4. 2. Metalls i Aliatges
• Metalls purs • Aliatges
Materials d’origen mineral que contenen un Materials d’origen mineral que contenen més
únic element químic. d’un element químic, és a dir, són una
combinació de diversos metalls, en alguns
Avantatges: casos poden participar elements no metàl·lics.
− Tenen gran duresa. S’elaboren per tal de millorar les propietats
− Són molt mal·leables, mitjançant dels components originals.
processos de foneria. Les característiques varien en funció dels
− Són bon conductors (calor i electricitat). elements que intervinguin en la combinació.
− Gran resistència mecànica. Es classifiquen segons dos criteris:
−Es reciclen amb facilitat.
Desavantatges: Ferris (Fe)
− Tendència a la corrosió en contacte amb La composició
l’oxigen de l’atmosfera.
No ferris (altres)
− A l’oxidar-se perd les seves propietats.
− Suposen un gran consum d’energia i alts
costos per a la seva fabricació (no es troben Nombre d’elements (que el formen):
en estat pur). binaris, terciaris....
5. Principals Metalls Purs
• Característiques: Alumini:
Coure: − És abundant i reactiu (sistemes d’aïllament i
− És abundant, es troba gairebé pur i és fàcil refinament).
de separar (molt utilitzat en l’antiguitat). − Lleuger, bon conductor (calor i electricitat),
− Bon conductor de l’electricitat. mal·leable, dúctil, tou (més que Cu).
− Té una gran ductilitat (fabricació cables − Accepta la soldadura i tractaments tèrmics.
elèctrics). − En contacte amb l’oxigen, forma una capa superficial
− Fàcil de treballar, mal·leable i relativament d’òxid estable, que recobreix i protegeix la resta.
tou. − Aplicacions: construcció estructures lleugeres, parts
− Accepta la soldadura i tractaments tèrmics. de vehicles i edificacions, embalatge d’aliments i
− Es distingeixen pel seu grau de puresa (p.e. begudes i combustible coets (en pols).
coures electrònics: 99,9%). Plata:
Ferro: − Metall preciós molt dúctil i mal·leable.
−Més utilitzat, abundant, de gran resistència i − Bon conductor (electricitat i calor): electrònica.
mal·leabilitat (fabricació d’estructures). − Alt índex de reflexió (miralls).
− Propietats magnètiques (construcció imans). − Altres aplicacions: joieria.
− Admet la soldadura i tractaments tèrmics. Or:
− Es corroeix fàcilment. − Metall preciós, el més dúctil i mal·leable.
− Altres aplicacions: fabricació d’eines i −Bon conductor (electricitat i calor).
diversos tipus de mecanismes. −Resistència molt alta a la corrosió i a agents químics.
−Aplicacions: joieria, recobriment d’objecte de gran
valor o exposats a condicions extremes (satèl·lits).
6. Ferris
Aliatges No ferris
Bronze:
Acers: − Cu + Sn (- del 20%), més resistent que el Cu i no es veu
− Fe + 2% de C (inferior). afectat per la corrosió.
Acers ordinaris: − Aplicacions: fabricació d’estris, eines, elements
− Fe + 1% de C (inferior). decoratius, elements en ambients marins.
− Tenen una gran resistència mecànica. Llautó:
− Aplicacions: fabricació de peses sotmeses − Cu + Zn, més duresa i ductilitat que el Cu. No produeix
a esforços, elements en fred, espurnes a l’impacte.
en l’àmbit de la construcció (arquitectura i − Resistència al desgast i a la corrosió.
enginyeria). − Aplicacions: fabricació d’elements en presència d’altres
− Es classifiquen en funció del % de C: inflamables, vàlvules, cargols, femelles i en serralleria.
dolços, durs... Duralumini:
Acers especials: − Al + altres metalls (Cu, Mg, Mn i Zn). Així es corregeix la falta
− Fe + C + altres elements. de duresa i de resistència, aprofitant el poc pes.
− Aquests elements proporcionen millores − Aplicacions: fabricació d’estructures lleugeres i resistents
mecàniques o químiques (p.e. l’acer (aeronàutica i automoció).
inoxidable que proporciona major Billó:
resistència a la corrosió; amb V, Ni i Mo). − Cu + Ag. Utilitzat per encunyar monedes en èpoques
d’escassetat de metalls nobles.
* (com + quantitat de C, + resistència i Or nòrdic:
duresa) − Cu + Al + Zn + Sn. Per a monedes de 10, 20 i 50 ctms d’€.
Aliatge Pb + Sn: utilitzat en electrònica (soldadura).
Amalgama: Hg + altres (Au, Cu, Cd...) utilitzat com a element
d’unió (també empastes).
Alpaca o plata alemanya: Cu + Zn + Ni
(bombetes, instruments musicals i
quirúrgics, cremalleres, bijuteria...).
Zamak: Zn + Al + Mg+ Cu
(automòbil, construcció, bijuteria, electrònica...).
7. Metal·lúrgia
La metal·lúrgia és el conjunt de processos per a l’obtenció de metalls. La indústria metal·lúrgica per
l’obtenció de metalls purs o aliatges parteix, com a primera matèria, dels minerals o de la ferralla*
procedent del reciclat de metalls.
Els minerals contenen els metalls combinats amb altres elements, generalment, en forma d’òxids,
sulfurs i carbonats,
Per separar el metall de la resta dels elements cal recórrer a processos físics i químics generalment
en forns a altes temperatures.
Mena: part del mineral que conté el metall buscat.
Ganga: part del mineral que conté impureses o elements no desitjats.
Riquesa: el % de mena que conté un mineral.
Enriquiment: procés destinat a separar al màxim la mena de la ganga.
*Ferralla és el conjunt de residus de ferro, ferro colat o acer. Aquests residus es poden identificar
fàcilment i així es poden recuperar i reciclar. Els rebuigs de ferro es poden dividir en tres grans
categories:
Rebuigs nets (de la siderúrgia) que són reciclats quasi totalment a la pròpia fàbrica que els ha
produït.
Rebuigs de les fàbriques (de transformació) que solen formar part del negoci de la ferralla.
La ferralla provinent de la recuperació de bens de consum als quals se'ls ha acabat la vida útil
(automòbils, electrodomèstics...).
8. MATERIALS CERÀMICS
La ceràmica és l’art de elaborar i cuir al forn atuells i altres objectes de
porcellana, de diferents tipus i qualitats, fabricats a partir de l’argila i
aigua, formant una pasta que li donem forma artesana.
Va néixer en el neolític, per l’ús de recipients i més endavant per fer
figures de caràcter màgic, religiós o funerari.
Dos tipus de ceràmica segons els materials emprats:
· Ceràmica tradicional: formada a partir de tres components bàsics que són
l’argila, el silici i el feldespat.
· Ceràmica específica: construïda per compostos purs, que són l’òxid
d’alumini , carbur de silici i nitrur de silici.
Després, hi ha una segona classificació segons l’argila emprada, la
temperatura i les tècniques de cocció a les quals ha estat sotmesa:
· Materials ceràmics porosos: al no ser sotmesos a un procés de foneria
anomenat vitrificació, els materials no es fonen del tot deixant aquests
petits espais (porus).
· Materials ceràmics impermeables: han estat sotmesos a un procés de
foneria anomenat vitrificació, amb el qual, els diferents components
queden units formant una xarxa compacta (no deixa porus).
Aplicacions:
- Ús estructural: argila per la fabricació de maons, rajoles i gres.
--
Terrisseria i fabricació d’objectes: materials modelables com terracota,
majolica, porcellana i pisa.
- Refractaris: argiles amb alt contingut de silici, capaces de suportar
elevades temperatures.
9. MATERIALS DE CONSTRUCCIÓ
Són materials emprats en la construcció de edificis o estructures sòlides i
rígides.
Entre aquests materials destaca el ciment, grup de conglomerats que barrejats
amb aigua formen una barreja pastosa que s’endureix i adquireix rigidesa al
assecar-se.
Dos tipus de ciments bàsics:
· D’origen argilós: obtinguts a partir d'argila i pedra calcària en proporció 1 a 4
aproximadament
· D’origen putzolànic: la puzolana (fina cendra volcànica que s'estén
principalment en la regió del Lazio i la Campania) del ciment pot ser d'origen
orgànic o volcànic.
Tipus de ciments més utilitzats:
- Ciment Porland
- Ciment aluminós: es produeix a partir principalment de la bauxita amb
impureses d'òxid de ferro (Fe2O3), òxid de titani (TiO2) i òxid de silici (SiO2). La
temperatura del forn arriba als 1600ºC.
--Ciment de mescles: s'obtenen agregant al ciment Portland normal altres
components com la puzolana. L'agregat d'aquests components li dóna a aquests
ciments noves característiques que ho diferencien del Portland normal.
- Ciment de fregat ràpid: es caracteritza per iniciar l'enduriment als pocs minuts
de la seva preparació amb aigua. Es produeix de forma similar al ciment
Portland, però amb el forn a una temperatura menor (1.000 a 1.200 °C). És
apropiat per a treballs menors, de fixacions i reparacions, no és apropiat per a
grans obres perquè no es disposaria del temps per a efectuar una bona bugada.
10. TIPUS DE CIMENT MÉS IMPORTANT:
CIMENT PORTLAND
Els ciments Portland són els utilitzats especialment en la construcció; s'obtenen
de la mateixa manera que els normals però tenen característiques diferents a
causa de variacions en el percentatge dels components que ho conformen.
Tipus de ciments Portland:
· Ciment Portland normal (CPN), o comú, sense additius, és el més emprat
en construcció.
· Ciment Portland blanc (PB), compost per matèries primeres pobres en
ferro, que li donen aquest color blanc - grisenc. S'empra per a estucs,
terratzos, etc.
· Ciment Portland de baixa calor d'hidratació (CBC), es produeix durant
l'enduriment una baixa temperatura d'hidratació; s'obté mitjançant l'alteració
dels components químics del ciment Portland comú.
· Ciment Portland d'elevada resistència inicial (CER), posseeix un major
contingut de silicat tricàlcic que li permet un enduriment més ràpid i major
resistència. S'empra en murs de contenció i obres hidràuliques.
· Ciment Portland resistent als sulfats (CPS), té sota contingut en aluminat
o tricàlcic, que li permet una major resistència a l'acció de sulfats continguts
en l'aigua o en el terreny.
· Ciment Portland amb aire oclús, té un additiu especial que produeix un
efecte airejant en el material.
11. VIDRE
El vidre és una substancia fabricada a partir de silici (SiO2) que es fon a altes temperatures
mes borats i fosfats. És un material amorf. Té una gran resistència als agents químics.
El vidre es mal·leable mitjançant diverses tècniques com el colat, bufat, premsat, l’estirat i
laminat.
Tipus de vidres segons la seva aparença:
· Flotat: cristall transparent.
· Fantasia: vidre translúcid, deixa passar la llum però no deixa veure per a l'altre costat
nítidament.
· Setinat: té un aspecte opac conseqüència del procés emprat per a la seva fabricació.
· Temperat: és un cristall monolític de 6, 8, 10 mm d'espessor que mitjançant un procés
d'escalfament i refredament brusc s'obté un material quatre vegades més resistent al cru.
· Laminat: compost per dues fulles de flotat pegats entre si per una làmina de polivinil. Poden
ser de diferents espessors, colors i fins a tipus. En cas de trencament els trossos no cauen,
quedant els trossos adherits a la làmina.
· Armat: és un vidre monolític amb una malla de filferro en l'interior. És translúcid. En cas de
trencament els trossos queden adherits al filferro.
· Reflectiu: és un cristall que té la característica de reflectir com un mirall per una de les seves
cares, mentre deixa passar la imatge per l'altra. La seva propietat és controlar i disminuir
d'ingrés de la calor solar radiant a l'interior dels ambients.
· Doble vidriat: és un component vidriat compost per dos cristalls units hermèticament en tot el
seu perímetre per un perfil d'alumini i una sèrie d'elements que garanteixen la hermeticitat del
producte.
Aplicacions: recipients (de tota mena) i instruments de laboratori, com a aïllant (escassa
conductivitat elèctrica), finestres, portes, vitroceràmiques, vidres òptics, etc.
12. 4. Materials d’origen biològic
És tot material extret de la
naturalesa generat per
organismes vius .
Vegetal Animal
13. • Material extret de les plantes.
Vegetal
- Paper: és una prima fulla elaborada amb pasta de fibres vegetals que són mòltes, blanquejades, desllegides en aigua,
assecades i endurides posteriorment; a la polpa de cel·lulosa, normalment, se li afegeixen substàncies com el
polipropilè o el polietilè amb la finalitat de proporcionar diverses característiques. Les fibres estan aglutinades
mitjançant enllaços per pont d'hidrogen. També es denomina paper, fulla o foli a la seva forma més comuna com
làmina prima. Els Xinesos ho utilitzen des del segle XII.
- Refinatge: la pasta es refina per a desfibrar i tallar les fibres a fi d'adaptar-les al tipus de paper desitjat. D'aquest procés
depèn el grau de resistència que tindrà el paper al doblegat, rebentat i esquinçat.
- Encolat: en aquesta etapa, se li afegeix cua al paper, per a evitar que sobre el paper es corri la tinta a l'imprimir o
escriure. D'aquest procés depèn el grau de permeabilitat
- Càrregues: són productes en pols (normalment procedents de la molturació de roques) que contribueixen a donar-li
cos al paper, a més de contribuir substancialment a aconseguir altres característiques.
- Agent de Blanqueig Òptic (A.B.O.): L'agent de blanqueig òptic s'utilitza per a donar un efecte visual de major blancor al
paper.
- Lligants: A causa del caràcter orgànic de les fibres i el caràcter inorgànic dels additius (càrregues, pigments...) es
necessiten els lligants per a poder unir-los entre si.
- Fusta: és un material ortotròpic oposat com principal contingut del tronc d'un arbre. Els arbres es caracteritzen per
tenir troncs que creixen cada any i que estan composts per fibres de cel·lulosa unides amb lignina. Les plantes que
no produeixen fusta són conegudes com herbàcies. Les seves propietats depenen de l'espècie. Utilitzat en la
construcció d'objectes.
- Fibres tèxtils; és un material obtingut de les plantes el qual és molt divers pel tipus de planta utilitzat en teixits.
14. Ampliació
- Cotó: és un producte tèxtil obtingut de la planta de cotó. És de gran importància econòmica degut al fet que dels seus fruits
s'obté la fibra de cotó. També s'empra la paraula cotó per a referir-se a la fibra. S'obtenen diversos productes com oli,
matèries primeres per a fabricar sabó i també pólvora, cel·lulosa per a utilitzar en cosmètics, fibres per a peces de vestir,
combustible per a coets i recentment es va comprovar que el paper moneda (bitllet) de l'Euro està confeccionat
íntegrament amb cotó.. També el dòlar nord-americà, en les seves versions més modernes, estan confeccionats amb
aquesta fibra. La fibra és utilitzada per a fer teles suaus i permeables. És un cultiu molt valorat perquè solament el 10%
del seu pes es perd en el seu processament. Una vegada que altres elements com cera i proteïna pura. Aquesta cel·lulosa
és ordenada de certa manera que li dóna al cotó propietats úniques de durabilitat, resistència i absorció. Cada fibra està
composta de 20 o 30 capes de cel·lulosa, enrotllades en una sèrie de ressorts naturals. Quan la càpsula de cotó (càpsula
de les llavors) s'obre les fibres s'assequen embullant-se unes amb unes altres, ideal per a fer fil. La seva composició és
cel·lulosa gairebé pura. El seu color és blanc, groc pàl·lid o lleugerament vermellós. La seva fibra és més o menys sedosa,
fort en major o menor grau i de longitud i gruix variables. Segons sigui la seva longitud, es classifiquen en el comerç en
cotons de fibra curta i llarga. Els primers són de 20 a 39 mm. de llarg. Quant al gruix, varia de 6 a 29 centèsimes de
mil·límetre per fibra. El cotó de fibra llarga serveix per a la fabricació de teixits fins, muselinas i percales. El de fibra curta
és més difícil de treballar i propi per a tota classe de teixits més basts, indianes, etc. L'homogeneïtat d'aquestes, la seva
elasticitat, resistència i color són les qualitats que més directament influeixen en la major o menor estimació del cotó.
- Lli: és una planta herbàcia de la família de les linàcies. La seva tija s'utilitza per a confeccionar tela i la seva llavor, cridada
llinassa, s'utilitza per a extreure farina (farina de llinassa) i oli (oli de llinassa). El seu fruit sec rep el nom de 'gárgola'. És
originari de la regió dels rius Nil, Èufrates i Tigris. És la primera fibra vegetal que va tenir acceptació en la indústria tèxtil.
El seu cultiu es remunta a Egipte fins al segle IV a. C. Com és sabut, les mòmies egípcies solen estar embolicades en teixits
de lli. Una prova que a Europa es coneixia el cultiu de lli des de temps també molt remots està en la troballa de llenços de
lli en les cases lacustres Bodensee. Abans de conèixer el cotó i fins al segle XVIII, era el lli a Europa la fibra tèxtil més
important després de la llana. Els gremis teixidors de lli van arribar, després de la fundació de les ciutats alemanyes,
extraordinari auge i poder.
- Jute: és un arbust de 2 a 4 m d'alt, el tronc rígid i fibrós de 2 cm de diàmetre es ramifica en la part superior. Les fulles,
peciolades, amb limbe triangular de 10 a 15 cm de llarg per 5 cm d'ample. Requereix clima càlid i humit. El 80 per cent de
la producció procedeix d'Índia i Bangla Desh.
15. Animal
Obtinguda dels mamífers, pel seu pelatge, per a mantenir la calor corporal i ornamentalment com símbol de
poder i classe social en l'antiguitat.
- Llana: és una fibra natural que s'obté de les ovelles i d'altres animals com flames, alpaques, vicunyes, cabres o
conills, mitjançant un procés denominat xolla. S'utilitza en la indústria tèxtil per a confeccionar productes tals
com sacs, aculls, ruanes, guants, mitjons, suèters..Els productes de llana són utilitzats en la seva majoria en
zones fredes perquè amb el seu ús es manté la calor corporal; això és a causa de la naturalesa de la fibra del
material. Era àmpliament usada fins que es va descobrir el cotó, que era més barat de produir i es va implantar
a causa de els avanços tècnics de la revolució industrial, com per exemple la màquina teixidora que va desplaçar
en gran parteix la confecció rústica. El gran nombre de races d'ovelles i la influència variable de les condicions
de vida de l'animal actuen sobre les característiques de la llana. La qualificació d'una llana es fa tenint en
compte una sèrie de característiques, de les quals les més importants són les següents: finor, longitud,
regularitat en el grau de rullat i finor, uniformitat, resistència i allargament, elasticitat, flexibilitat, color,
lluentor i rendiment.
- Seda: La seda és una fibra natural formada per proteïnes. Encara que és produïda per diversos grups d'insectes, en
l'actualitat només la seda produïda per les larves de Bombyx mori s'empra en la fabricació industrial tèxtil. Hi
ha hagut algunes investigacions en recerca d'altres tipus de sedes amb diferents propietats, que es diferencien
en el nivell molecular. Aquestes sedes són produïdes principalment per les larves d'insectes abans que aquestes
completin la seva metamorfosi, però també hi ha casos de sedes produïdes per exemplars adults. La secreció de
seda és especialment comuna en els artròpodes del gènere Hymenoptera (abelles, vespes i formigues), i de
vegades s'utilitza en la construcció de nius. Altres tipus d'artròpodes també produeixen seda, en particular
diversos aràcnids, com les aranyes (vegi's Tela d'aranya). Els primers en usar-la van anar els xinesos.
- Cuir: és la pell que cobreix la carn dels animals després d'adobat i preparat per a la seva conservació i ús domestico
i industrial. Molts grups animalistes i ecologistes s'oposen avui dia a l'ús de cuir per la crueltat cap als animals
que suposa i la destrucció ambiental que comporta.
16. 5.ELS POLÍMERS
DEFINICIÓ: Els polímers són compostos constituïts per
molècules gegants anomenades macromolècules. Són
molècules que tenen massa molecular molt
elevada,resultant de la reacció química entre unitats
(molècules)químiques senzilles, de vegades
idèntiques,que es repeteixen en una determinada Etilè(monòmer)
seqüència. Aquestes unitats químiques,anomenades
monòmers estan unides les unes amb les altres per
enllaços covalents,que són els enllaços en què dos àtoms
comparteixen electrons. És un tipus d’estructura típic dels
compostos orgànics.
Exemple de polímers: productes naturals com la cel·lulosa,el
midó i les proteïnes,ja que són formats per la unió d’unitats
químiques senzilles que es repeteixen.(Són biopolímers).El
niló,el cautxú artificial,el poliestirè,el poliuretà i tots els plàstics
coneguts també són polímers,en aquest cas
artificials/sintètics,és a dir,fabricats per l’ésser humà.
Polietilè(polímer)
17. Cal dir que les propietats del polímer depenen de l’estructura
espacial dels monòmers que el formen.Aquesta estructura pot ser
diversa: lineal(a),ramificada(b), entrecreuada(c) i reticular formant
una malla tridimensional(d).
Propietats físiques i químiques dels
polímers
Són una mica diferents de les dels cossos formats per
molècules senzilles(a causa de la seva grandària):
a. La resistència mecànica al desgast i a la ruptura. A causa de la seva elevada
resistència mecànica,la llana,la seda i el cotó s’utilitzen per fabricar teixits.La llana i la
seda natural contenen un percentatge molt alt de proteïnes,i el cotó és format
pràcticament de cel.lulosa.
b. La tenacitat per resistir grans esforços de tracció o de compressió sense trencar-se i
l’elasticitat,amb la possibilitat de formació sense ruptura.
c. La resistència als agents químics i atmosfèrics.Molts polímers són inatacables
pels àcids i per les bases.No s’oxiden ni es podreixen.
d. La facilitat de tenyir-los en tots els tons i colors.
e. La baixa densitat,que permet preparar materials lleugers.
f. La capacitat per formar fibres,amb aplicació a la indústria tèxtil i amb l’avantatge
que la majoria són aïllants tèrmics i elèctrics.
INCÍS: No totes les substàncies formades per polímers presenten la totalitat de les
propietats esmentades.En algunes,per exemple,prodomina l’elasticitat sobre les
altres,com el cautxú.En d’altres,ho fa la capacitat com a aïllants elèctrics o les
característiques d’aïllant tèrmic,com en el poliestirè,emprat,per exemple,en l’envàs
dels gelats.
18. CLASSIFICACIÓ DELS POLÍMERS
1.SEGONS L’ORIGEN
3.SEGONS LA REACCIÓ A EL CALOR
(són artificials,sintètics)
Naturals Artificials Sintètics
Termoestables
Termoplàstics
Formats pels S’obtenen dels Són el resultat
naturals del disseny i de No es fonen
éssers vius.Ex:
mitjançant la fabricació amb el
proteïnes i Quan són
processos humans. El calor.Quan
cel.lulosa. sotmesos a
de modificació policlorur de arriben a un
temperatures
química. vinil(PVC)és un cert límit,es
elevades
El primer fou el dels més descomponen i
passen a l’estat
cel.luloide. utilitzats. perden
líquid,i
l’estructura
flueixen.Quan
química,per la
2.SEGONS LES PROPIETATS FÍSIQUES es refreden,es
qual cosa no
tornen a
recuperen mai
endurir.La seva
l’estat inicial en
estructura
refredar-
molecular té
se.Tenen
Elastòmers Plàstics Duroplàstics pocs
l’estructura
encreuaments,o
amb molts
cap.
encreuaments,
Dotats d’una Si se’ls aplica una força d’una Substàncies que
gran certa intensitat,es deformen de de gran impedeixen el
elasticitat. Ex: manera irreversible. El duresa i moviment lliure
cautxú. terme”plàstic”s’estén rigidesa. Ex: de les
incorrectament al conjunt de baquelita. molècules.
polímers.
19. ASPECTES MÉS IMPORTANTS: RESUM
POLÍMERS NATURALS:
•N’hi ha molts: proteïnes,àcids nucleics,lignina,cel·lulosa,quitina,cautxú.
•Composició química molt diversa. Els monòmers de les proteïnes són els aminoàcids,el
de la cel·lulosa és la glucosa i el del cautxú l’isoprè.
•Polímer més usat: cel·lulosa(en les cèl·lules vegetals)amb una estructura rígida,i cadenes
llargues compostes per moltes unitats de glucosa. Molt usat en el paper.
Cautxú Aliments amb
natural Paper(fet proteïnes
cel.lulosa)
POLÍMERS ARTIFICIALS
Pintures de
•Els principals: nitrocel·lulosa,raió,cautxú vulcanitzat. nitrocelulosa
•Nitrocel·lulosa (nitrat de cel·lulosa/cotó pólvora):s’obté mitjançant el tractament
de la cel·lulosa amb àcid nítric. S’empra: fabricació d’explosius i com a matèria
primera per a l’elaboració de pintures,tints i vernissos.
•Raió(XIX)(seda artificial/llana artificial/viscosa):polímer de la cel·lulosa molt
flexible. Per obtenir-lo: la fibra de cel·lulosa se sotmet a un bany alcalí i la pasta
resultant es renta amb àcid. S’obtenen diferents tipus segons els additius i la
textura proporcionats. Ús: substitut seda natural,ja que te una suavitat semblant.
•Cautxú vulcanitzat: a partir del cautxú natural al sotmetre’l a un
Cautxú
procés(vulcanització),que escalfa una barreja de cautxú i sofre. Resultat: polímer
vulcanitzat(pneum
molt elàstic,més resistent al desgast i a les temperatures altes que el cautxú
natural. Ús: per fabricar pneumàtics,soles de sabates,teixits i revestiments àtics)
impermeables.
20. ELS POLÍMERS SINTÈTICS
• S’obtenen a partir dels derivats del petroli. Materials aïllants de l’electricitat i de la calor.
Se’ls pot donar formes molt variades amb facilitat.
• Els més utilitzats: niló,poliestirens,polièsters,poliuretà,PVC,polietilè,metacrilat. Fil de niló
• Niló: format per llargues cadenes de monòmers. Forma fibres molt lleugeres i resistents que es dissolen en
els àcids i tenen un comportament termoplàstic. S’usa: com a substitut de la seda i del raió,per a
confeccionar roba.
• Poliestirens:grup de termoplàstics. Es poden presentar en 3 formes:
1)Poliestirè antixoc,rígid i opac: per la fabricació d’objectes mitjançant el modelatge per
injecció. Ex:carcasses exteriors d’electrodomèstics,màquines d’afaitar,joguines.
2)Poliestirè cristall: rigidesa semblant a l’antixoc. Ex: objectes transparents lleugers com les
caixes de discos compactes. Mobles de metacrilat
3)Poliestirè expandit:molt lleuger,s’usa com aïllant tèrmic i acústic,i per fabricar objectes que suren.
• Polièsters:amb enllaços èsters. PET(politerftalat d’etilè): el més conegut. Resistent al desgast,estable
davant els agents químics,reciclable. Ús: envasos alimentaris.
• Poliuretà:estructura amb nombroses bombolles de gas:material de densitat molt baixa,molt aïllant. Ús: per
revestiments,farcits i segellats. Crema amb facilitat. Tubs de PVC
• PVC(policlorur de vinil):p.termoplàstic.2varietats: la rígida(elements estructurals,de construcció)Ex: marc de
porta,i la flexible amb la que es fabriquen cables,per exemple. Garrafa de polietilè
• Polietilè:plàstic més comú. LLeuger,gran estabilitat química. Impermeable,fàcil de modelar. Ús: per fabricar
bosses,envasos lleugers,canonades…Avantatge: es recicla fàcilment.
• Metacrilat:gran rigidesa i transparència. Substitut de vidre,a més el supera en resistència als impactes. Es
modela en calent i es pot tallar i polir en fred. Ús: mobles,elements òptics,cartells,objectes de decoració…
21. 6. Productes de noves tecnologies
El desenvolupament de la química aplicada, de l’enginyeria i de la ciència dels materials ha permès la creació de
nous materials, que han estat dissenyats per respondre de forma específica a les necessitats d’alguna aplicació
tecnològica en particular.
Nous materials elèctrics
• Semiconductors : Són materials que tenen una resistència al pas de l’electricitat que depèn de factors com la
temperatura, la tensió mecànica a què es troben sotmesos o el grau d’il·luminació que se’ls aplica. Amb la
manipulació d’aquest factors, s’aconsegueix permetre, interrompre o modular el pas del corrent. Són
semiconductors elements com el Si, el Ga i el Se, i alguns compostos, com l’arsenur de gal·li. El més utilitzat és el
Si, amb el qual es fabriquen microxips per a ordinadors.
Una de les principals raons per la qual els semiconductors son útils en electrònica és que les seves propietats
electròniques es poden controlar afegint-los impureses. Aquestes s'anomenen dopants, i afegeixen electrons o forats
addicionals. Un semiconductor amb electrons de més es diu del tipus N, mentre que el que té forats addicionals és
anomenat del tipus P.
• Superconductors: La superconductivitat és la capacitat que posseeixen determinats materials de no oposar
resistència al pas d’un corrent elèctric. Permet el transport d’energia sense pèrdues. El Hg és un superconductor per
sota de 4K de T. Segons l’efecte Meisser hi ha superconductors de tipus I i superconductors de tipus II.
• Piezoelèctrics: Són materials que tenen la capacitat de convertir l’energia mecànica en energia elèctrica, i
viceversa. Pertanyen a aquest grup alguns minerals, i també alguns compostos. Son utilitzats com a sensors i
actuadors de diferents dispositius, com ara rellotges, encenedors i micròfons. La primera aplicació pràctica de
l'efecte piezoelèctric fou el sonar, desenvolupat durant la I Guerra Mundial. Posteriorment s'ha aplicat a la producció
i detecció del so
22. Nanotecnologia
La nanotecnologia engloba aquells camps de la ciència i de la tècnica en què s’estudien, s’obtenen i es
manipulen materials, substàncies i dispositius de dimensions molt reduïdes, de l’escala dels nanòmetres, és a dir,
de les mil milionèssimes de metre. A aquest nivell, el comportament de la matèria es regeix per les lleis de la
física quàntica, i apareixen noves propietats i fenòmens.
Futures aplicacions:
- Emmagatzematge i conversió d’energia. - Aliments transgènics
- Producció agrícola - Construcció
- Tractament d’aigües - Administració de fàrmacs
- Informàtica - Diagnòstic d’enfermetats
Nanotubs:
Són estructures tubulars amb diàmetres de pocs nanòmetres, fet de carboni. Té un comportament elèctric
conductor i semiconductor i tenen una enorme resistència mecànica a la tensió, que supera la de l’acer i té una
gran capacitat per conduir la calor. La geometria tubular i la seva estructura de malla permet absorbir i
emmagatzemar al seu interior diversos materials, des de ions metàl·lics dins a compostos orgànics.
Caracteristiques:
Mida: de 0,6 a 1,8 nanòmetres. Emissió de camp: Poden activar fòsfors amb 1 a 3 voltis si els
Densitat: 1.33 a 1,4 g/cm3. elèctrodes estan una mica espaiats.
Força de tensió: 45 mil milions de pascals. Transmissió del calor: Es prediu que es tan alta com 6000 Wats
Resiliència: Poder doblegar-se a grans angles per m per K, a temperatura ambient.
i tornen al seu estat original. Estabilitat tèrmica: Es prediu que es tan alta com 6000 Wats per
Capacitat conductora: Estimada en mil milions m per K, a temperatura ambient.
d’ampers per cm2.
23. Altres nous materials
• Silicones: Va sorgir al 1945. És un polímer inodor i incolor fet principalment de silici. La silicona és
inerta i estable a altes temperatures, el que fa útil en gran varietat d’aplicacions industrials, com
lubrificants, adhesius, impermeabilitzants, i en aplicacions mèdiques, com pròtesis valvulars cardíaques i
implants de mames.
En química orgànica i organometàl·lica la silicona és un compost format per oxígens i silicis alternats,i a la
vegada aquest darrers enllaçats a un sistema orgànic. Les propietats d’aquesta vaira segons el tipus de
sistema orgànic del que disposin.
Avantatges:
• Alta resistència a temperatures extremes.
• Mecànicament estable en un ampli espectre de temperatures.
• Excel·lent antiadherencia.
• Apta per a forn, microones i rentavaixelles, i congelador.
• Resistent a l'aigua calenta, detergents i altres substàncies agressives.
• Inodora i insípida, (depenent de la formulació).
• Hipoalergènica.
• Higiènica ja que no afavoreix el creixement de fongs o bacteris.
• Fàcil de netejar ja que repel·leix l'aigua i la brutícia.
• Segura; No es fon ni s'oxida.
• No tòxica.
• Resistència als rajos ultraviolats, a l'ozó i als químics.
• Durabilitat enfront dels cicles de temperatura.
24. • Materials intel·ligents: Materials intel·ligents (smart materials): En termes generals, és
un tipus de material, d’una nova generació de materials derivats de la nanotecnologia, amb
unes propietats que poden ser controlades i modificades. És una de les principals línies
d’investigació de la nanociència, amb aplicacions a la indústria (des del tèxtil a la indústria de
la defensa). Per exemple: fibres intel·ligents per la roba (Smart Fibres, Fabrics and Clothing).
Sistemes intel·ligents per diverses aplicacions (Smart Systems: Microphones, Fish Farming) .
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.
• Materials híbrids: Es comporten d’un material base, anomenat matriu, al qual s’afegeixen
algun tipus de fibres. La matriu proporciona estabilitat a les fibres i solidesa al conjunt, i les
fibres li confereixen més elasticitat. Si les fibres són relativament llargues, és possible
disposar-les en estructures tridimensionals, que reforcen encara més el material. Els materials
híbrids més utilitzats, com les fibres de vidre i de carboni, tenen una matriu de polièster. Són
materials lleugers i d’una gran resistència, que s’utilitzen en la industria aeronàutica i per a la
construcció d’embarcacions.
També existeixen híbrids de matriu metàl·lica, que resisteix temperatures més elevades que
els de matriu polimèrica, però són més pesats I difícils de fabricar, així com híbrids de matriu
ceràmica, que afegeixen la resistència a la calor dels materials ceràmics I la resistència
mecànica de les fibres. S’utilitzen per peces sotmeses a altes temperatures I a esforços
importants, especialment en motores I reactors d’aviació.
25. 7. Estratègies d’ús
i de reciclatge
1)Cicle de vida dels materials
Obtenció
de la natura
RECICLATGE
Reutilització
Transformació en
material útil Conversió en
deixalles
Consum
26. Cicle de vida
En el diseny de nous materials, cada cop té més importància la consideració del seu Cicle de
vida, és a dir, de les etapes que recorrerà el material des que s’obté fins al final de la vida útil
dels objectes dels quals formarà part. Mitjançant l’anàlisi del cicle de vida, s’intenten
identificar i avaluar els impactes ambientals i econòmics que un material pot generar en cada
etapa. A partir d’aquestes dades, es pot valorar l’eficàcia amb la qual s’utilitza un material i
comparar-la amb la d’altres materials alternatius amb les mateixes o semblants aplicacions
que ja existeixin en el mercat.
Hi ha dues etapes crítiques en el que l’impacte de la gestió dels materials són més rellevants:
- El procés d’obtenció i la conversió en deixalles. En la primera etapa cal tenir en compte la
obtenció de les primeres materies i del procediment per a formar el material analitzat.
- L’etapa del conversió en rebuig significa la possibilitat que el material, que fins alhesores
fomrava part d’un objecte, passi al medi ambient, on pot tenir un impacte negatiu com a
contaminant. Per evitar aquest efecte, es dissenyen processos de reciclatge, mitjançant els
quals es reintrodueixen el material al cicle de producció i consum.
D’aquesta manera reduim la quantitat de residus que s’ahn de gestionar i la preservació dels
recursos naturals que caldria explotar per crear noves quantitas del material.
27. Reciclatge
• El reciclatge és la recuperació i el procés de parts o elements d'un
article, tecnologia, o aparell que en arribar al final de la seva vida útil pot ser
reutilitzat. Les fases bàsiques del reciclatge són la recol·lecció dels residus, el seu
procés o la fabricació a altres productes, els quals podran ser reciclats ells mateixos.
Materials que acostumen a ser reciclats són el ferro, l'alumini, les ampolles de
vidre, el paper, la fusta i el plàstic.
• El reciclatge implica el processament de materials utilitzats per a que puguin ser
productes nous per evitar malbaratament de materials potencialment útils, per reduir
el consum de primera matèria fresca, per reduir ús d'energia, per reduir
contaminació atmosfèrica (de la incineració) i contaminació de l'aigua (de
l'abocament) reduint la necessitat de disposició del rebuig "convencional", i per
abaixar emissions de gas hivernacle en comparació amb la producció. El reciclatge
és un component clau de gestió de residus moderna i és el tercer component de la
jerarquia del reciclatge: "Reduir, Reutilitzar, Reciclar".
• Reciclar és per tant l'acció de tornar a introduir en el cicle de producció i consum
productes materials obtinguts de residus. Per exemple, reciclar un ordinador
significa que, o bé les seves parts o les matèries primeres que formen els seus
components tornen a utilitzar-se.
28. Raons per reciclar
• El cost de recollida i eliminació d'una tona d'escombraries és d'entre 120 i 46€ a Espanya.
• A Espanya es llencen a l'any més de 300.000 tones de metalls. Això és un malbaratament de materia.
• Si es recicla el vidre s'estalvia un 90% d'energia i per cada tona reciclada s'estalvien 1,2 tones de matèries
primeres.
• Recuperar dues tones de plàstic equival a estalviar una tona de petroli.
• Per cada tona d'alumini llençada a l'abocador cal extreure quatre tones de bauxita (que és el mineral del que
s'obté). Durant la fabricació es produïxen dues tones de residus molt contaminants i difícils d'eliminar.
• Al reciclar una tona de paper se salven 17 arbres.
Cadena de Reciclatge
• La cadena de reciclatge comença quan els consumidors separen els envasos dels productes de la resta de les
escombraries i els dipositen en els diferents contenidors. Hi ha quatre tipus de contenidors de reciclatge,
amb diferents colors:
• 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 verd fosc: En ell es dipositen la resta de residus que no tenen cabuda en els grups anteriors,
fonamentalment matèria fecal.
