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11 artículos

Acero

La aleación de acero, producto de mezclar el hierro con una pequeña cantidad de carbono, tiene numerosas aplicaciones industriales. El mundo moderno sería difícil de concebir sin su presencia en edificios, objetos domésticos, máquinas, instalaciones e infraestructuras de toda índole. El acero es una mezcla de hierro y carbono en la que este último se halla en proporciones comprendidas entre el 0,05 y el 1,7%. Es un material maleable y dúctil, muy elástico y frágil, de mayor tenacidad que el hierro. Puede obtenerse por diferentes métodos, entre los que destacan los procedimientos Bessemer, Siemens Martin, Thomas, fg. Los aceros pueden ser dotados de propiedades concretas mediante tratamientos térmicos, los cuales consisten en calentarlos y, posteriormente, enfriarlos más o menos rápidamente. Entre estos tratamientos pueden citarse el recocido, el temple, la cementación y la nitruración, donde se combina el calor con la acción del amoniaco y el revenido. El procedimiento Bessemer...

Aerogel

Material sintético sólido, poroso y ultraligero obtenido a partir de un gel, en el cual se ha sustituido el componente líquido habitual por un gas. De esta forma se obtiene un compuesto sólido microporoso de tipo gel cuya fase dispersa es gaseosa. Los aerogeles presentan características especiales por su densidad extraordinariamente reducida y su baja conductividad térmica. En sus distintas variedades reciben varios nombres coloquiales, como humo azul o humo helado. Las formas más habituales son la sílice microporosa, las zeolitas y el vidrio microporoso. La primera forma sintetizada de aerogel se debió a Samuel Stephens Kistler en 1931. Este tipo de materiales que, pese a su apariencia, son sólidos y rígidos, con un tacto similar al poliestireno extruido, en realidad no se parecen estructuralmente a los geles, aunque conservan su denominación por la fuente a partir de la cual suelen extraerse. Los aerogeles muestran un conjunto de propiedades físico-químicas interesantes para la...

Explosivos

Se consideran explosivos todas aquellas sustancias o combinación de ellas que pueden producir explosiones, con liberación de grandes cantidades de energía en forma de calor, presión, gas o radiación. En virtud de tal definición quedarían incluidos dentro de ellos las sales de uranio, plutonio y demás elementos radiactivos. Sin embargo, dada su función en el uso civil de la energía nuclear tienden a encuadrarse dentro del ámbito de los combustibles y no de los explosivos. Una vez excluidos los nucleares, los explosivos pueden ser mecánicos o químicos. Los primeros son aquellos que dependen de reacciones físicas como la que tiene lugar, por ejemplo, al sobrecargar un contenedor hermético con aire comprimido. En general, los sistemas de explosión mecánica se emplean muy poco y en contextos muy determinados, como puedan ser las operaciones mineras en las que la presencia de gases liberados por los explosivos químicos puede originar ulteriores explosiones y hundimientos. Así pues, el...

Los plásticos

En el año 1860 tuvo lugar un descubrimiento que revolucionaría la industria de los materiales. La empresa estadounidense Phelan and Collander, dedicada a la fabricación de bolas de billar, ofreció una recompensa para la persona que desarrollara un sustituto del marfil, material con el que entonces se hacían las bolas de billar. Uno de los participantes en el reto fue Wesley Hyatt, quien mezclando nitrocelulosa y alcanfor logró crear un material duro que patentó con el nombre de celuloide. Dicha sustancia está hoy considerada como el primer material plástico. Más de un siglo después, la industria ha desarrollado alrededor de 2.000 variedades de plásticos que se utilizan para toda clase de productos y elementos de la vida diaria: envoltorios, cables, revestimientos, objetos de decoración, ropa, juguetes, etc. Sus peculiares características –alta resistencia a golpes y a la corrosión, impermeabilidad o dureza–, además de su barata producción, lo han convertido en un material de uso...

Metamateriales

Materiales artificiales diseñados por ingeniería de manera que expresan propiedades electromagnéticas, acústicas o de otro tipo que no se encuentran en la naturaleza. En términos generales, los metamateriales se conciben y desarrollan no como materiales esencialmente nuevos; sus peculiares cualidades proceden de la singularidad de su estructura interna, geometría, tamaño y orientación molecular. El estudio de estas sustancias es de carácter interdisciplinar y se extiende a especialidades como la ciencia de los materiales, la física de estado sólido, el electromagnetismo, la ingeniería eléctrica y de microondas, la óptica y la optoelectrónica y la teoría de los semiconductores. Los metamateriales fueron propuestos como una posibilidad teórica por el físico soviético Victor Veselago en los años sesenta del siglo XX, en el marco de las investigaciones sobre sustancias con distintos comportamientos ópticos. En concreto, Veselago sugirió que era posible obtener materiales con un índice...

Nanomateriales

Materiales que poseen propiedades singulares atribuibles a características intrínsecas asociadas a su tamaño inferior a 100 nanómetros al menos en una de sus dimensiones (un nanómetro es la millonésima parte de un milímetro). En general, se llama nanomateriales a los diferentes tipos de compuestos y sustancias utilizados en nanotecnología, con dimensiones comparables a la diezmilésima parte del grosor de un cabello humano. Otros conceptos asociados, interpretados como subcategorías de los nanomateriales, son los fullerenos, los nanotubos de carbono, las nanopartículas y los metamateriales. Uno de los rasgos peculiares de los nanomateriales es que, dadas sus dimensiones en el orden de la nanoescala, en su comportamiento se aprecian los efectos de la física cuántica como sucede, por ejemplo, con la acusada reducción en el tamaño de las partículas por el denominado efecto del tamaño cuántico. En general, los nanomateriales se distinguen por cualidades excepcionales de actuación...

Nanotubos de carbono

Formas alotrópicas del carbono que se distinguen por poseer una nanoestructura cilíndrica muy flexible y robusta. Estos materiales poseen propiedades extraordinarias que los hacen especialmente aptos para las aplicaciones de nanotecnología, óptica y física de materiales. En particular, cabe destacar su excelente capacidad como conductores térmicos y eléctricos. Los nanotubos de carbono, considerados integrantes de la familia de los fullerenos, son largas estructuras huecas, curvas y cerradas, que están confinadas entre láminas de grafeno del grosor de un solo átomo. Aunque existe cierta controversia al respecto, se suele considerar que su descubrimiento corresponde al japonés Sumio Iijima en 1991. Estas estructuras se distinguen por su elevada ligereza y porosidad, unida a una alta resistencia mecánica. En consecuencia, los nanotubos de carbono son materiales muy útiles para el refuerzo de las estructuras y la formación de fibras, compuestos y polímeros elásticos, ligeros y...

Otros materiales

Mucho antes de que la industria química desarrollase el innovador plástico, e incluso antes de que las antiguas civilizaciones descubrieran las posibilidades de los metales, el hombre ya se rodeaba de objetos realizados con diversos materiales. Por ejemplo, aprendió que cierto barro obtenido del suelo se podía moldear y tratar con calor para fabricar ollas o vasijas en las que almacenar alimentos. También aprendió a protegerse del frío utilizando primero las pieles de los animales y luego desarrollando tejidos a partir de plantas. Hoy día estos materiales, aunque se ha evolucionado en su producción, siguen siendo útiles debido a sus especiales características. Diferentes de metales o plásticos, elementos como la cerámica, el vidrio o las fibras textiles son muy apreciados para muchos usos: aún se emplea la lana para elaborar prendas contra el frío y se sigue mezclando arcilla para hacer ladrillos. De hecho, continúa la investigación en el desarrollo de nuevas posibilidades con...

Papel

Uno de los artículos más cotidianos del mundo moderno es el papel. Pese al auge de los medios electrónicos, sigue utilizándose para leer, escribir o imprimir textos de toda índole. El papel es producto de la amalgama de varias fibras vegetales, por lo general de celulosa, que se mantienen unidas por puentes de hidrógeno. Las fibras empleadas son generalmente de origen natural (procedentes de pulpa maderera, pero también de algodón, lino, arroz, etc.), aunque es habitual que otras fibras sintéticas como el polipropileno y el polietileno se le añadan para conferirle características especiales. El papel fue uno de los cuatro grandes inventos de la antigua China, junto a la brújula, la pólvora y la imprenta. Su invención se atribuye a Cai Lun, un funcionario de la dinastía Han que vivió en el siglo II de la era cristiana. No obstante, se han hallado restos de papel no escrito que se remontan al siglo II a.C. Por aquellos tiempos se empleaba, entre otras cosas, para empaquetar o...

Siliceno

Compuesto químico formado por átomos de silicio en estructuras de láminas de base hexagonal extremadamente finas. Se considera una forma química equivalente al grafeno, en la que las sucesiones hexagonales planas tienen en sus vértices átomos de silicio, y no de carbono. Una vez descubiertas las extraordinarias propiedades del grafeno, que para muchos expertos puede considerarse el material del futuro, se dedicaron numerosas investigaciones al descubrimiento y desarrollo de técnicas de producción a escala industrial del siliceno, para el que se esperaban cualidades no menos útiles y excepcionales. Las primeras observaciones en laboratorio de un material de siliceno, que datan de 2010, revelaron que su estructura no es perfectamente plana, sino que presenta ciertas distorsiones en los anillos de silicio de su composición. La aspiración de los investigadores es lograr sintetizar láminas de siliceno estables para comprobar si, como se espera, este material comparte las cualidades de...

Sílice

La sílice es un compuesto mineral, óxido de silicio, de gran estabilidad, que forma parte de numerosos minerales a los que se denomina silíceos y que, en conjunto, constituyen más del 10% de la corteza terrestre. Tiene numerosas variedades cristalinas, la más común de las cuales es el cuarzo o cristal de roca, aunque existen muchas otras como el sílex o pedernal, la tridimita, la cristobalita o la coesita, variedades todas ellas anhidras. Entre los minerales de sílice hidratada destaca el ópalo. La dureza y facilidad para fragmentarse en lascas hicieron del sílex uno de los elementos esenciales de las culturas prehistóricas del paleolítico para la fabricación de instrumentos de corte, punzones, puntas de flecha, etc. Por su parte, el ópalo, forma de sílice amorfa, presenta distintas variedades empleadas en joyería. La misma aplicación tiene algunas variedades cristalinas de cuarzo como el zafiro, el cuarzo rosa o la amatista. Además de las formas naturales, existen otras...