Materiales avanzados actuales y aplicaciones

Vista previa del material en texto

Institución: Tecnológico de la laguna
Carrera: Mecatrónica
Materia: Ciencias e ingeniería de los materiales
Docente: M.C. Fernanda Álvarez Vélez
Alumno: Eduardo Antonio Rodríguez Guerra
Matricula: 19131252
Materiales avanzados actuales y sus aplicaciones
Fecha de entrega: 18 de Junio de 2020
 
Los materiales avanzados se encuentran dentro de todo el espectro de tipologías de materiales pudiendo clasificarse en: materiales metálicos, polímeros de altas prestaciones, materiales cerámicos avanzados, materiales compuestos y biomateriales. Estos materiales muestran características mecánicas (resistencia, dureza, tenacidad y durabilidad), superiores en relación a los materiales convencionales.
Las tecnologías de producción de los materiales avanzados están encaminadas a desarrollar productos más baratos, con mejores presentaciones, más duraderos y con mayor valor añadido como: materiales para trabajar en ambientes extremos (altas y bajas temperaturas, ambientes muy corrosivos, etc.), también elaborar diseños de microestructuras complejas para maximizar las prestaciones de los componentes industriales, facilitar el uso de recubrimientos duraderos para conseguir las propiedades superficiales requeridas sin alterar las características del material base original. Además, el desarrollo de nuevos materiales avanzados hace uso de la nanotecnología (nanomateriales) y precisa el empleo de tecnologías de fabricación avanzadas.
Tal es el caso de AIMPLAS (INSTITUTO TECNOLOGICO DEL PLÁSTICO), dicho instituto enfoca todos sus recursos en ayudar a las empresas a desarrollar materiales con nuevas propiedades y mejor rendimiento, que permitan obtener productos más competitivos, seguros, eficientes y respetuosos con en el medio ambiente, pero para ser más específicos su especialidad es el desarrollo y la innovación de plásticos. 
Un ejemplo de los trabajos que realiza dicha empresa son: los materiales termoplásticos y termo estables, los cuales luego de ser trabajados, llegan adquirir cierta resistencia al fuego, conductibilidad eléctrica, y mejorar su resistencia térmica inclusive llegan a compartir algunas de las técnicas que emplean para logar mejorar a los plásticos antes mencionados. Dichas técnicas se resumen en estimular al material trabajado a, campos eléctricos, magnéticos, a ciertos tipos de luz y a temperaturas diferentes. 
Algo más que nos ha traído la constante mejora de polímeros ha sido el desarrollo de recubrimientos funcionales, con los cuales se ha logrado conseguir propiedades auto limpiantes, anti-fouling, anti-hielo, anti-rayado, etc. con posibilidades de aplicación en prácticamente todos los sectores del mercado. Y con la constante mejora en las propiedades der los polímeros el campo de aplicación de dichos materiales aumenta de manera gigantesca.
Ahora bien, eso es lo que ofrece un instituto enfocado en la mejora de polímeros si nos enfocamos analizar otros materiales nos encontramos con:
El ejemplo de la empresa CTC, la cual ha tomado como filosofía el desarrollo de la nanociencia, para ser precisos del grafeno, con lo cual han sido capaces de lograr optimizar propiedades mu solicitadas en los materiales en los últimos años, como la recina que apantalla radiación gamma, la propagación de llama, eléctricas, resistencia al fuego, entre muchas otras. 
Y como si fuese poco también indaga en el campo de los materiales con cambio de fase, donde a base de:
· Análisis y estudios térmicos. Simulaciones termo-hidráulicas mediante códigos CFD (ANSYS CFX)
· Integración de PCM en aplicaciones
· Desarrollo de composites PCM/Materiales carbonosos con alta conductividad térmica
· Microencapsulación de PCM mediante procesos de spray drying.
Logra conseguir cosas como transportar peces vivos sin agua, controlar las eclosiones en los huevos, entre muchas otras cosas que satisfacen parte de las necesidades que tantas energías renovables, la industria del transporte o los bancos de sangre llegarse a necesitar. 
Es importante destacar que, si bien cada material avanzado se obtiene de manera distinta la clave para traerlos a la realidad, se encuentra en la nanociencia la cual a su ven impulsa la nanotecnología y por medio de nanomateriales se consigue llevar acabo las mejoras antes vistas.
El campo de aplicación de dichos materiales radica en:
· Sector automotriz
Por medio de aceros de baja aleación, económicos, de muy alta resistencia y capacidad de deformación, los cuales se emplean en la producción de tubos, carrocerías para automotores y naves aeroespaciales, líneas ferroviarias y placas de ingeniería estructural terrestres y marítimas. El acero de baja aleación y alta resistencia se utiliza en estas áreas debido a sus propiedades de resistencia a la corrosión. 
· Metalúrgico
Aleaciones y recubrimientos resistentes a alta temperaturas, a la acción de ambientes muy agresivos y con una mayor tolerancia al daño. Nuevos aceros para carril de mayores prestaciones, que aseguren una mayor durabilidad antes cargas de servicio cada vez mayores.
· Medico sanitario
Cerámicas tenaces capaces de soportar con una fiabilidad suficiente cargas mecánicas y térmicas. Biometales, biocerámicas y biopolímeros. Nuevos recubrimientos resistentes a la corrosión y al desgaste. Todo esto con la finalidad de obtener nuevos descubrimientos e inventos que ayuden en el mundo de la medicina, ya sea en el ámbito de renegación, o en el desarrollo de nanotecnología con la cual se perfeccionen los instrumentos con los que ya se cuente.
Al investigar los objetivos que se plantea la medicina al momento de indagar en el mundo de los materiales avanzados, me encontré: el diseño de estructuras 3D para crecimiento celular guiado. Síntesis de nanopartículas metálicas utilizando supraestructuras biológicas, Nanomateriales antimicrobianos.
· Aeronáutica
Aleaciones ligeras y materiales compuestos para los sectores automoción y aeronáutico. Destaco que el material con el que más se está modelando en este tipo de aleaciones es el níquel ya que resiste grandes temperaturas, cumpliendo así los más altos requerimientos del mercado.
· Energía
Aquí me encontré con un proyecto que la ICMUV (instituto universitario de ciencia de los materiales), EFIMAT que tiene como objetivo el desarrollo de materiales avanzados (LED-UV, materiales con efecto mecanocalórico gigante y materiales termoeléctricos basados en aislantes topológicos) para aplicaciones energéticas eficientes altamente demandadas por la industria y la sociedad. Y dicho objetivo lo basan en el desarrollo del LED UV mediante el estudio del dopado, la homogeneidad de la aleación y las características optoelectrónicas de nanohilos semiconductores de AlGaN
Evidentemente, tal y como se analizó a lo largo de la clase me encontré con el dato de que el material más empleado en ingeniería aún sigue siendo el metal, por ende, es el tipo de material que cuenta con una mayor cantidad de procesos diferentes:
· Súper aleaciones direccionalmente solidificadas, de monocristal y revestidas.
· Aleaciones de aluminio-litio, con baja densidad y mayor fortaleza que otras aleaciones de aluminio.
· Aleaciones amorfas con fortaleza superior y propiedades magnéticas.
· Partículas superfinas para mejorar el proceso de los polvos metalúrgicos.
· Aleaciones magnéticas con gran aumento de producto/energía y fuerza coercitiva.
· Aleaciones súper conductoras para magnetos de alta intensidad.
· Metales porosos para electrodos, filtros y conductores catalizadores.
· Aleaciones mejoradas de titanio y aleaciones revestidas con gran resistencia a la oxidación. 
· Entre muchos otros que aún se siguen desarrollando.
Para simplificar las demás aplicaciones solo diré que los aparatos *principalmente electrónicos* que se han desarrollado cerca de los últimos 30 años podría decirse que están compuestos con materiales avanzados. Y a pesar de contar con 30 años sigue siendo un campo tanto para la industria como para el estudio nuevo, y muy fascinante ya que recientes descubrimientos podrían abrir las puertas a nuevos inventos, justo aquíjustifico la importancia que se le dio a uno de los personajes de la serie la teoría del big bang, cuando este creyó haber descubierto un nuevo elemento, con mejores propiedades, pues aunque haya sido mentira y suene un tanto imposible, ese es el sueño de los institutos que radican sus estudios en el mundo de los materiales. 
Bibliografías 
INVESTIGACIÓN, L. Y AVANZADOS, M.
AIMPLAS - Materiales avanzados
En el texto: (investigación and avanzados, 2020)
Bibliografía: investigación, L. and avanzados, M., 2020. AIMPLAS - Materiales Avanzados. [online] AIMPLAS. Available at: <https://www.aimplas.es/lineas-investigacion/materiales-avanzados/> [Accessed 18 June 2020].
ANÓNIMO
En el texto: (2020)
Bibliografía: Innovasturias.files.wordpress.com. 2020. [online] Available at: <https://innovasturias.files.wordpress.com/2016/02/materiales-avanzados.pdf> [Accessed 18 June 2020].
EUROPEA”, “. Y OFFSHORE, C.
Materiales avanzados y Nanomateriales - CTC
En el texto: (europea” and Offshore, 2020)
Bibliografía: europea”, “. and Offshore, C., 2020. Materiales Avanzados Y Nanomateriales - CTC. [online] CTC. Available at: <https://centrotecnologicoctc.com/soluciones-tecnologicas/materiales-avanzados-y-nanomateriales/> [Accessed 18 June 2020].
BIOMATERIALES Y MATERIALES AVANZADOS - FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICAS - UNIVERSIDAD DE CHILE
En el texto: (Biomateriales y materiales avanzados - Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas - Universidad de Chile, 2020)
Bibliografía: Ingenieria.uchile.cl. 2020. Biomateriales Y Materiales Avanzados - Facultad De Ciencias Físicas Y Matemáticas - Universidad De Chile. [online] Available at: <http://ingenieria.uchile.cl/departamento-de-ingenieria-quimica-biotecnologia-y-materiales/144813/biomateriales-y-materiales-avanzados> [Accessed 18 June 2020]
	Página 5