Nous Materials
Treball realitzat per Felipe Arango, Adrià Auguets i dirigit pel headmaster Jordi Masip.
Taula de contingut:
Continguts
Introducció (Masip)
L'objectiu d'aquest treball és presentar quin són els materials que s'han descobert, investigat i/o desenvolupat aquestes últimes dècades i estudiar quines són les aplicacions que poden tenir en el món de les TIC, des del punt de vista de l'eficiència energètica i de l'impacte en el medi ambient.
Alguns d'aquests nous materials presenten propietats molt interessants –que enumerarem més endavant...– que, possiblement, revolucionaran el món de la telefonia mòbil, els ordinadors, els televisors, ... i les comunicacions en general. Entre aquests nous materials trobem el grafè, l’’’aerografè’ i el silicè.
El grafè és un al·lòtrop Aquest material es troba en fase de desenvolupament. Va ser sintetitzat per primer cop al 2004, però no va ser gaire conegut fins al 2010
El grafè és un material que presenta les següents propietats: és transparent, flexible, dur i resistent, impermeable, abundant, econòmic i bon conductor tèrmic i elèctric; de fet, és més bon conductor elèctric que qualsevol metall que trobem actualment. També es pot comportar com un semiconductor. Segons un estudi del 2009, és el material més dur i resistent que es coneix
Actualment, totes les noves tecnologies es basen en l'electrònica digital, per tant, es necessiten materials semiconductors. La majoria d'integrats usats en aquesta branca de l'electrònica estan fabricats de silici, un material que cada cop és menys abundant, però el grafè permetria en un futur deixar d'utilitzar aquesta sorra. A més de ser un sub El grafè també serviria per desenvolupar pantalles OLED (Organic LED) de manera que es podria substituir l'indi, que s'utilitza per fabricar les pantalles LCD, ja que és molt més escàs. Com hem dit, el grafè és un material transparent i flexible, de manera que es podria utilitzar per desenvolupar pantalles flexibles. Això podria ser una revolució en el món de la telefonia mòbil També es podria utilitzar per desenvolupar panells solars amb un rendiment més alt, per tant, podríem obtenir més electricitat a partir del sol amb menys metres quadrat de plaques. També s'utilitzaria per desenvolupar bateria de més capacitat i que es carreguessin més ràpid Aquest material també permetria fer sensors fotogràfics mil vegades més sensibles
Els avantatges d'utilitzar aquest nou material ja han estat descrits anteriorment
És un material que deriva de l'alumini i és interessant ja que té una estructura lleugera i unes bones propietats física, químiques i mecàniques La tecnologia de creació d'espumes metàl·liques ha millorat en els últims anys, però les aplicacions encara estan en desenvolupament.
L'espuma metàl·lica ofereix una combinació de propietats físiques, mecàniques, tèrmiques i acústiques, característiques d'un material homogeni. Cal destacar que les seves propietats varien segons quina és la tècnica utilitzada per sintetitzar aquesta espuma, però en general el material és un bon aïllant acústic, protector de camps electromagnètics, absorbidor d'energia d'impacte i de vibració i no és inflamable. A més, és reciclable i no contamina.
Pròtesi humana Tot tipus d’estructures lleugeres Substitut de la fusta * Disipadors de calor * Las espumas metálicas comparten varias características con la madera, tienen densidad, resistencia y otras propiedades similares.
Per ara, el principal inconvenient continua sent la difícil fabricació d'aquest material,
Es tracta d’un aerogel creat a base de grafè i és el nou material més lleuger del món amb una densitat de 0,16 mil·ligrams/cm3 . Ha estat creat per científics de la Universitat de Zhejiang, a Xina, i l’avanç s’ha publicat a la revista científica Nature. La utilitat? Els seus creadors asseguren que podria servir per netejar residus tòxics al mar, gràcies a la capacitat que té aquest material d’absorbir fins a 900 vegades el seu propi pes. L’aerogel és un material similar al gel el qual el component líquid s’intercanvia per gas. El resultat és una substància sòlida però molt porosa i lleugera. Amb aquesta tècnica s’havien creat substàncies com l’aerografit, que tenia el rècord de ser el més lleuger del món, amb una densitat de 0,18 mg/ cm3. Ara, investigadors de la Universitat de Zhejiang han aconseguit obtenir un aerogel de grafè el qual, asseguren, és el més lleuger del món amb nomes 0,16 mil•ligrams/cm3 . Segons Gao Chao, l’investigador responsable del projecte, l’aerografè es altament resistent, però a la vegada flexible. És capaç de comprimir-se i tornar al seu estat original múltiples vegades i absorbeix fins a 900 vegades el seu pes.
A causa de la seva estructura de xarxa tubular interconnectada, l’aerografè resisteix forces de tensió molt millor que altres escumes de carboni així com els aerogels de sílice. Pateix extenses deformacions elàstiques i té un molt baix coeficient de Poisson. És possible una completa recuperació de la forma d'una mostra de 3 mm d'altura després de comprimir-se fins 0.1 mm. La seva tensió de ruptura (UTS) depèn de la densitat del material i és al voltant de 160 kPa a 8.5 mg/cm3 i 1 kPa a 0.18 mg/cm3; en comparació, els aerogels més forts de sílice tenen una UTS de 16 kPa a 100 mg/cm3. El seu mòdul de Young és aproximadament 15 kPa a 0.2 mg/cm3 en tensió, però és molt menor en compressió, incrementant des d'1 kPa a 0.2 mg/cm3 fins a 7 kPa a 15 mg/cm3 . El aerografitè és superhidrofóbic, així que les seves mostres d'una grandària de centímetres repel•leixen l'aigua; són també bastant sensibles a efectes electrostàtics i espontàniament salten a objectes carregats.
És produït per deposició química de vapor, fen servir una plantilla de ZnO. La plantilla consisteix en barres de gruix micromètric, que pot ser sintetitzat barrejant quantitats comparables de pols de Zn i butiral de polivinil i escalfant la mescla a 900 ° C. La síntesi de aerografitè és realitzada a ~ 760 ° C, sota un flux de gas argó, al qual s’injecten vapors de toluè com a font de carboni. Una capa prima (~ 15 nm) i discontínua de carboni és dipositada al ZnO el qual és llavors gravat mitjançant l'addició de gas hidrogen a la cambra de reacció. Així, la xarxa de carboni romanent segueix de manera propera la morfologia de la plantilla original de ZnO. En particular, els nodes de la xarxa de aerografitè s'originen de les unions de les plantilles de ZnO.
Han estat provats elèctrodes de aerografitè en un condensador elèctric de doble capa (EDLC, també coneguts com condensadors d'alta capacitat) i suportar els cops mecànics relacionats amb els cicles de càrrega - descàrrega i cristal•lització de l'electròlit (que ocorre en l'evaporació del dissolvent) . La seva capacitat d'energia de 1.25 Wh / kg és comparable a la dels elèctrodes de nano tubs de carboni (~ 2.3 Wh / kg)
Tal com el grafè el silicè és un al·lòtrop, en aquest cas, del silici, aquest també presenta una estructura laminar i forma una xarxa hexagonal, però al contrari del grafè no es pot dir que sigui totalment plana. El grafè va ser observat per primera vegada l'any 2010.
El silicè comparteix moltes propietats amb el grafé, es troba en una fase encara més primerenca de desenvolupament però ja es parla de que podria ser el substitut del grafè. Entre les diferències més destacades del grafè i el silicè, es destaca el fet que el silicè permet als transistors apagar-se del tot, importat característica que tenen els transistors actuals i que no pot imitar el grafè, el silicè és capaç de fer això gràcies a la seva estructura no totalment plana que permet als àtoms de silici posar-se a diferents nivells deixant als electrons variar la seva posició.
Durant la càrrega de les bateries de ion-liti, es produeix un important canvi de volum als ànodes d'aquestes a causa de l'allotjament d'àtoms de liti forçant les bateries i limitant la seva vida útil, és per això que es requereix un material resistent i el silicè és un bon candidat, la seva resistència és molt elevada i dobla la capacitat del grafit. Aquestes qualitats fan del silicè un bon candidat per les bateries.
El d3o és un material creat que va ser investigat per D3o Lab desde l'any 1999. És un plàstic termoestable que actua com un fluid no-newtonià
El D3o té com a objectiu protegir, la seva estructura el fa mal·leable i altament resistent a cops, quan rep un impacte els seus materials es compacten per absorbir i dispersar l'energia i posteriorment tornen al seu estat original.
Les aplicacions del D3o estan totes orientades a la seguretat, el seu material va ser utilitzat per primera vegada en l'equipament d'esquí de EE.UU i Canadà durant els jocs d'hivern de 2006. Dins dels esports, el D3o és utilitzat com protecció en cascos i calçat esportiu entre altres. Dins l'electrònica és utilitzat com funda per diversos aparells electrònics com mòbils o tablets. Actualment s'està investigant la seva utilitat en l'àmbit militar, el kevlar és el material que domina aquest camp, però el D3o és un material molt més lleuger i flexible, però, encara s'està investigant el seu funcionament en aquest àmbit.
L'upsalit és la forma anhidra
L'upsalit té la capacitat d'absorbir la humitat millor que les seves alternatives i el seu procés requereix menys energia que altres materials.
L'upsalit té moltes aplicacions a causa de les seves propietats absorbents, es pot utilitzar per absorbir residus tòxics, controlar la humitat en indústries electròniques, químiques o en pistes de hockey i control d'olor i sanejament després d'un incendi entre altres.
# Les curiositats pertanyen a nous objectes revolucionaris i curiosos que existiran o podran existir en un futur no molt llunyà.
Tots els materials que hem explicat en aquest treball tenen unes propietats molt interessants que obren un ventall de possibles canvis a diversos camps, com la medicina, la electrònica, la automoció, ... i a més, presenten millores que permetrien crear màquines que contaminessin menys. Com hem explicat durant la presentació, aquests materials encara estan en fase experimental de manera que pordien sorgir alguns inconvenients, com ara el cost de la fabricació. El que tenim bastant clar és que materials com el grafè, l'aerografè i el silicè seran una revolució en món de les TIC, per les millores que podran introduir.
Falta revisar que estigui ben realitzada la bibliografia. Grafeno, el material del futuro – El mundo Aerografè, 16/05/2014, 17:44 "acabar de fer-ho bé"
Cerca de nous materials a MuyInteresante Cerca a Investigación y Ciencia Cerca a Noticias de la Ciencia y la Tecnología silicè Cerca a el Rinón de la Ciencia http://forococheselectricos.com/2013/04/siliceno-baterias-anodo-futuro.html http://blogthinkbig.com/grafeno-siliceno/ http://www.redalyc.org/pdf/104/10426848009.pdf D3o: Imagenes http://2.bp.blogspot.com/-88gF2ncv1GQ/URP3vwvJdrI/AAAAAAAAAHs/Z3uYRTjZDD0/s1600/Captura+3.PNG, http://www.d3o.com/wp-content/uploads/d3olab/Homepage-carousel-electronics_2013.jpg -- http://cmctema16.blogspot.com.es/2013/02/d3o.html Grafè: Sobre el grafè https://ca.wikipedia.org/wiki/Al%C2%B7lotropia http://www.infografeno.com/aplicaciones-del-grafeno http://blogthinkbig.com/7-usos-sorprendentes-del-grafeno/ silicè Espuma: https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&ved=0CDgQFjAB&url=http%3A%2F%2Frevistademetalurgia.revistas.csic.es%2Findex.php%2Frevistademetalurgia%2Farticle%2Fdownload%2F136%2F134&ei=2KuHU76sFcmu0QW3JQ&usg=AFQjCNGrrySDpQeeKFhSRb1hfKGPfMxh1w&sig2=XYBytP_bPJW_htUZkxDh-w&bvm=bv.68114441,d.d2k https://es.wikipedia.org/wiki/Espuma_met%C3%A1lica Els principals nous materials
Grafè (Masip)
Què és?
Propietats Destacades
Aplicacions
Avantatges i desavantatges
Espuma metàl·lica (Masip)
Descripció
Propietats
Aplicacions
Inconvenients
Aerografè (Auguets)
Descripció
Estructura i Propietats
Síntesis
Potencials i Aplicacions
Avantatges i desavantatges
Silicè (Arango)
Descripció
Propietats Destacades
Aplicacions
Bateries
Avantatges i desavantatges
Aventatges
Desaventatges
D3o
Descripció
Propietats Destacades
Aplicacions
Avantatges i desavantatges
Aventatges
Desaventatges
Upsalit
Descripció
Propietats Destacades
Aplicacions
Avantatges i desavantatges
Aventatges
Curiositats
Circuit Scribe. Bolígraf per dibuixar circuits elèctrics amb tinta conductora
Conclusió (Masip)
Bibliografia (Arango)
Enllaços útils per desenvolupar el projecte
