ݺߣ

ݺߣShare a Scribd company logo

Materials grup 5

•Download as PPT, PDF•
•
S
Salesians Rocafort
1 of 22
Downloaded 22 times
2.0 Metalls i Aliatges (Aina Doménech) Els metalls i aliatges: Materials d’origen mineral compostos d’un o més elements metàl·lics i que poden contenir d’altres no metàl·lics en petites proporcions. Material metàl·lic puc: Aquell format per un sol element químic, com el ferro, coure o alumini. Aliatges: Són aquells materials formats per més d’un element químic, com el bronze o el llautó. (es classifiquen en ferris i no ferris). 1.1 Els metalls purs Cal aïllar-los a partir dels minerals que els contenen per obtenir-los amb processos de transformació. Avantatges Gran duresa Són mal·leables, així que es poden crear tubs o làmines fàcilment. Excel·lents conductors de la calor i electricitat Gran resistència mecànica Fàcil reciclatge Inconvenients La obtenció implica gran cost econòmic i energètic. Fàcil corrosió i oxidació. Molt pes
Metalls purs Coure: Abundant, es possible trobar-lo en estat pur, bon conductor, fàcil de treballar, mal·leable, dúctil i relativament tou. Accepta soldadura. Destaquen els electrolítics (conductors) i els tèrmics (fabricar estris). Cables elèctrics, peces en sèrie, canonades, estris de cuina, monedes i objectes ornamentals. Ferro: El més utilitzat, abundant, de una gran resistència i mal·leabilitat,propietats magnètiques, es treballa amb facilitat per fosa, es corroeix fàcilment. Admet soldadura. Imans, estructures capaces de resistir grans esforços, eines i altres mecanismes. Alumini: Lleuger, bon conductor de calor i de l’electricitat, mal·leable, dúctil i mes tou que el coure, soldable i l’aplicació de processos de fosa i forja. Gran nombre d’aplicacions. Estructures lleugeres i embalatge d’aliments i begudes. Or: És el mes dúctil i mal·leable de tots, gran densitat, bon conductor de la calor i de l’electricitat, gran resistència a la corrosió. Joieria i làmines molt fines per a cobrir i protegir objectes de gran valor. Plata: És un metall molt dúctil i mal·leable, es el millor conductor de la calor i de l’electricitat, alt índex de reflexió Electrònica i fabricació de miralls.
Aliatges Combinació de diversos metalls en les que poden aparèixer elements no metàl·lics. Milloren les prop. dels components originals. Aliatges ferris El principal és l’acer (ferro + carboni). -Acers ordinaris o de construcció: (1% carboni). Gran resistència mecànica que depèn del carboni: + carboni = +duresa + resistència. Els + resistents (+carboni) són emprats per fabricar bigues, eixos... Els – resistents (- carboni) per elements tractats en fred com els perfils plegats. -Acers especials: Intervenen altres elements que confereixen millors propietats mecàniques o químiques. (Acer inoxidable...) Aliatges no ferris. -Bronze: (Coure + estany). , es mes resistent que el coure i no es veu afectat per la corrosió, actualment per fabricar elements metàl·lics exposats a ambients marins, antigament, eren utilitzats per a fabricar estris i eines. -Llautó: (Coure + Zinc) = + Duresa + Ductilitat. No produeix espurnes per impacte, es molt dúctil en fred, s’usa per a elements que s’hagin de treballar a temperatures baixes, gran resistència al desgast i a la corrosió. (Fabricar vàlvules, cargols i femelles). -Duralumini: (Alumini + Altres metalls(Coure, magnesi, manganès i zinc)) , + duresa + resistència que l’alumini. Es pot aprofitar el seu poc pes per a la fabricació d’estructures que hagin de ser lleugeres i resistents, un clar exemple es les industries aeronàutiques i de l’automoció. Avantatges Millors propietats que els metalls base. Gran duresa Resistents a la corrosió . Inconvenients Punt de fusió indeterminat.
Composicions Comunes (+Extra) Aliatges de coure Bronze: Coure + Estany. Llautó: Coure + Zinc. Billó: Coure + Plata. Aliatges de ferro Fosa : Ferro + Carboni(des del 2,1% fins el 6.7% de carboni) Acer: ferro + carboni (menys del 2,1% de carboni) Acer inoxidable: ferro +níquel + crom, i de vegadesmolibdè o vanadi. Altres aliatges Or nòrdic: coure, alumini, zinc i estany. Aliatge de plom i estany : utilitzat per la soldadura d’elements electrònics. Amalgama: mercuri+ un altre metall, per exemple or, coure, cadmi, etc. Aplaca o plata alemanya: coure + zinc + níquel Metall de babbit: estany o plom +antimoni. Zamak: zinc + alumini +magnesi + coure.
3.0 Els minerals no metàl·lics (VictorC.) Són tots aquells materials fabricats a partir de l’argila (barreja de silicats com l’alumini, el ferro i altres compostos) . Aquesta es barreja amb aigua i, després de formar-se una massa plàstica i uniforme, adquireix rigidesa. Que augmenta després de sotmetre’s a cocció. Els materials ceràmics Advantatges Desavantatges Bons aïllants tèrmics i elèctrics. Temperatures de fusió molt altes. Gran duresa i resistència mecànica al fregament i al desgast. Gran estabilitat química i són resistents a la corrosió. Pesen menys que els metalls. Resistents a agents químics Llibertat de diseny Mínim manteniment Gran durabilitat Tot i ser molt durs, la mínima fisura els deixa inservibles. Pesen més que els polímers. Poca elasticitat Els porosos, tenen poca impermeabilitat. Classificació Materials porosos No han patit vitrificació Són permeables als gasos líquids i grasses. Destaquen l’argila sotmesa a cocció, la Loza i els refractaris. Materials ceràmics Han sigut sotmesos a temperatures molt altes. Impermeables. Gran duresa. Destaquen el Gres i la porcellana.
Materials ceràmics II Varietats Gres. Composat per argila refractària i sal Propietats: Aspecte vidriat. Gran duresa (ratlla el vidre). Gran compactabilitat. Aplicacions: rajoles (Baldosas, azulejos), tubs i maons. Porcellana S’obté de l’argila blanca molt seleccionada. Propietats: Transparent o translúcida. Compacta amb gran duresa (no es ratlla per l’acer) i resistent als àcids. Aplicacions: Objectes decoratius, aïllants elèctrics, sanitaris, vaixella. Argila sotmesa a cocció . Propietats: Tacte dur i aspre. Fràgil. Aplicacions: Maons, teules(tejas), gerros.. Loza Propietats: Tacte fi i suau. Gran duresa Aplicacions: ‘’Vasijas’’ y objectes decoratius Refractaris Formats per argila cuita amb òxids de metalls Propietats: Resistents a temperatures superiors a 3000ºC Aplicacions: Revestiment interior de alts forns, components elèctrics i electrònics. Es formen mitjançant l' incorporació d’altres materials a l’argila comú amb la finalitat d’obtenir un material ceràmic amb diferents característiques.
Materials de Construcció Ciment És un grup de conglomerants que, al mesclar-se amb agregats petris (grava o sorra) i amb aigua, crea una mescla uniforme, mal·leable i plàstica que endurida rep del nom de formigó. Pot emmagatzemar-me durant molts anys si és protegit de l' humitat. Tipus D’origen argilós: Obtinguts a partir de l’argila i la pedra calcària en proporció d’1 a 4. D’origen putzolànic: Ciments tant orgànics com volcànics. Ciment Portland És el més utilitzat com aglomerant d’edificis. Es forma mitjançant l'adherència del clinker Portland (calcària i argila) i sulfat de calci. S’utilitza, per tant, una vegada mesclat amb sorra i grava i format el formigó. S’utilitza com a base per la creació d’altres varietats com: Portland fèrric: Molt ric en ferro (s’introdueix ferro en pols). Molt resistent als factors externs. Ciment Blanc: Amb poca quantitat de ferro. Resistent als factors externs. Ciment putzolànic: S’adhereixen cendres volcàniques (putzolana) i cal. Més resistent als f.e. Altres varietats: Ciment siderúrgic, de ràpid enduriment i aluminós. El formigó armat Es forma mitjançant la combinació del ciment amb estructures de ferro o estructures plàstiques, com ara la fibra de vidre. Propietats: Suporta una gran quantitat de pressió i compressió. És molt utilitzat a la construcció. Els àrids Són tots aquells materials granulars (petits troços de roca) utilitzats en la construcció i en diverses aplicacions industrials com ara en l’elaboració del morter i com material de farciment per estructures. . S’agrupen en al·luvials, calcàries i ignis
El Vidre El vidre és un material inorgànic, dur, fràgil, transparent i amorf , que s’utilitza per a la fabricació e finestres, lents, ampolles i una gran varietat de productes. Obtenció S’obté a partir de la fusió a 1500ºC de sorra de sílice (SiO2), carbonat de sodi (Na2CO3) i calcària (CaCO3). L’escalfament pot tornar-lo mal·leable, el que fa del vidre un material amb grans possibilitats. Avantatges : Transparent, mal·leable, molt dur, impermeable, brillant,resistent als químics., versàtil i aïllant elèctric. Desavantatges: Molt fràgil i amb fàcil trencament quan es fa una fisura. Tipus de vidre Vidre imprès: Amb marques produïdes per rodets. Vidre armat: Amb vares metàl·liques al seu interior, que evita que es trenqui. Vidre òptic: El de més qualitat, té aplicació òptica. Vidre de seguretat: Que s’aplica en l’industria de l’automòbil i té una gran resistència gràcies al seu procés de refredament. Vidre refractari: Amb gran resistència tèrmica, utilitzat pels utensilis de cuina. Aplicacions Recipients i instruments de laboratori. Aïllant elèctric. Gran ventall d’aplicacions de les seves varietats, com la vitroceràmica, ampolles, vidres utilitzats en l’òptica....
4.Matèria d’origen biològic (Alex Díaz) 4.1.1 Origen vegetal Paper - Fusta Matèria poc llenyosa del tronc d’una planta. Procés d’obtenció: Apeo. tall o tala (Llenyataires tallen l’arbre i els hi treuen les branques) Transport (Transportada des del seu lloc de tall a la serradora ) Serrat (Serradora divideix en trossos la fusta segons l'ús que se li hagi de donar posteriorment) Assecatge : (fa que la fusta sigui de qualitat i estigui en bon estat) - Color: Gran varietat, però domina el blanc - PH (grau d’acidesa) neutre. - Mida: abans que es normalitzessin les mesures del paper industrial, cada país tenia les seves. Procés d’obtenció: Refinament: Es desfibren i tallen les fibres per tal d'adaptar al tipus de paper desitjat. Encolat: se li afegeix cua al paper, per evitar que sobre el paper s'escampi la tinta a l'imprimir o escriure. Càrregues: productes en pols que contribueixen a donar cos al paper. Coloració: Se li afegeix a la pasta substàncies colorants. Substància feta per l’encavalcament de fibres de cel·lulosa adherides les unes a les altres i que pren la forma de làmines molt primes. Anisotròpic (determinades propietats físiques: elasticitat, temps, conductivitat, velocitat de propagació de la llum... Varien segons la direcció en que són examinades. Higroscòpic (humitat atmosfèrica) Heterogeni Cel·lular
4.1.2. Fibres textils Cotó: S’obté dels filaments de cel·lulosa continguts en la càpsula de les llavors de la planta. Productes que obtenim a partir del cotó: -Oli i sabó -Bitllet delEuroi dòlar -Cel·lulosaper a utilitzar en cosmètics -Pólvora -Fibres per a peces de vestir -Combustible Llí: S’obté dels filaments de la tija de la planta del mateix nom. Característiques: fibra de color blanc, ros, torrat o gris clar. Compost principalment percel·lulosa. Capacitat per absorbir aigua. Resistència al trencament. bona conductora de la calor. Jute: Característiques: Color grogenc o castany. - Es pot tenyir amb facilitat -Poc resistent i fràgil. - Sensible alsàcids -Planta pròpia de regions tropicals humides - Tacte aspre Fibres tèxtilsi cordatjes de gran resistència. -Llavors iolisrics en greixos iproteïnes. Combustibles ecològics, lubrificants iplàsticsvegetals. -Cel·ulosaper apaper Materials debioconstruccióde gran resistència.. Materials aïllants, peces plàstiques i tèxtils per a automòbils . Les seves fibres s’obtenen de l’escorça de les tiges de la planta(gran resistència). Cànem: Productes obtinguts a partir del cànem:
4.2. Origen animal - Llana: Fibra naturalobtinguda a partir del pèld'alguns animals . Característiques: Lleugera Elàstica Aïllant tèrmic Resistència als bacteris i fongs Higroscopicitat (absorbeix la humitat atmosfèrica ). - Seda: Fibra tèxtil natural. El seu filament de la seda prové d'unesproteïnes segregades per les glàndules salivals delcuc de seda, és a dir, l'erugade la papallona de la seda i algunsartròpodes. Característiques : -Brillant -Alt grau de degradació. -Tacte suau -Cost elevat. - Cuir: Pell dels animals quan ha estat adobada per tal de garantir-ne la conservació i les característiques pròpies del producte. Característiques: - Higroscòpic - Conductor de l’electricitat Transpirable - Mal·leable - Resistència al foc - Solidesa al doblegat - Resistència a la tracció i a l'estrip
5.0 Els polímers (Adelaida G.) Compostos constituïts per molècules gegants anomenades macromolècules amb una massa molecular molt elevada, resultant de la reacció química entre unitats ( molècules) químiques senzilles o idèntiques que es repeteixen. Les unitats químiques (o monòmers) , estan unides per enllaços covalents (tipus d’enllaç químic en què dos àtoms comparteixen un o més parells d’ electrons ). Estructura de les molècules gegants o macromolècules : lineal (cadenes llargues)o ramificada(reticles). Exemples de polímers constituïts per macromolècules : cel·lulosa, midó i proteïnes Propietats més comunes: La resistència mecànica al desgast i a la ruptura. A causa de la seva elevada resistència mecànica, la llana,la seda(ambdós amb un alt percentatge de de proteïnes),i el cotó(format per cel.lulosa) s’utilitzen per fabricar teixits. Gran tenacitat per resistir grans esforços de tracció o de compressió sense trencar-se i l’elasticitat, amb la possibilitat de deformació sense ruptura. La resistència als agents químics i atmosfèrics. Molts polímers són inatacables pels àcids i per les bases. No s’oxiden ni es podreixen. Facilitat per ser tenyits. La baixa densitat,que permet preparar materials lleugers. La capacitat per formar fibres, amb aplicació a la indústria tèxtil i amb l’avantatge que la majoria són aïllants elèctrics i tèrmics. *No totes les substàncies formades per polímers presenten la totalitat de les propietats esmentades.
Els polímers Classificació Segons els seus orígens Naturals: Trobats a la natura, formats pels éssers vius. Proteïnes i celulosa. Artificials: S’obtenen dels naturals mitjançant processos de modificació química. (Cel·luloide). Sintètics: Resultat del disseny i de la fabricació humana. (Policlorur de vinil (Pvc)). Segons les propietats físiques Elastòmers: Dotats d’una gran elasticitat, com el cautxú. Plàstics: Si se’ls aplica una força d’una certa intensitat, es deformen de manera irreversible. Duroplàstics: Substàncies de gran duresa i rigidesa. Segons la Reacció a la calor Termoplàstics: A altes temperatures passen a estat líquid, a baixes, s’endureixen. Pocs encreuaments a estructura molecular. Termoestables: No es fonen. Es descomponen i perden l’estructura química a altes temperatures. Molts encreuaments. Segons els mecanismes de polimerització Segons la composició química Segons les seves aplicacions Segons el seu comportament a elevar la temperatura
Polímers Naturals Proteïnes, àcids nucleics, lignina, cel·lulosa, quitina i cautxú. Composició química diversa. El més utilitzat és la cel·lulosa, present a les parets de les cèl·lules vegetals. Estructura rígida i forma llargues cadenes. Composta per glucoses unides per enllaços 1  4, β . Polímers Artificials Nitrocel·lulosa : Obtenció mitjançant el tractament de la cel·lulosa amb àcid nítric. Fabricació d’explosius, pintures, tints i vernissos. Raió: Conegut com seda artificial, llana artificial i viscosa. Polímers de cel·lulosa molt flexible. La fibra de cel·lulosa se sotmet a un bany alcalí i després es renta amb àcid. Diferents tipus segons els additius i la textura. S’empra per la confecció. Cautxú vulcanitzat : (Cautxú natural + sofre + Calor) . Polímer molt elàstic i molt resistent a les altes temperatures i el desgast. Fabricació de pneumàtics, soles de sabates i teixits i revestiments impermeables.
Derivats del petroli: Aïllants de l’electricitat i de el calor. Se’ls pot donar forma amb facilitat. Niló: Llargues cadenes de monòmers units per enllaços de tipus amida. Fibres lleugeres i resistents. Es dissolen en àcids i tenen un comportament termoplàstic. Substitut de la seda i el raió. Poliestirens: Grup de termoplàstics que es poden presentar de tres formes: poliestirè antixoc, el cristall i l’expandit. Polièsters: Polímers amb enllaços de tipus èster. PET (politereftalat d’etilè), transparent, resistent al desgast físic, estable davant dels agents químics i es pot reciclar. Fabricació d’envasos alimentaris. Poliuretà: Condensació de polièsters. Estructura amb bombolles de gas. Densitat molt baixa i gran capacitat aïllant. Revestiments, farcits i segellats. PVC (policlorur de vinil): Polímer termoplàstic amb dues varietats: rígida, que s’utilitza en la construcció, i flexible, per a cables i revestiments. Polietilè: S’obté de l’etilè en forma de llargues cadenes lineals. Lleuger i químicament estable, impermeable i fàcil de modelar i de reciclar. Metacrilat: Gran rigidesa i transparència. S’empra com a substitut del vidre, a què supera en resistència i lleugeresa. Es modela en calent i es pot tallar i polir en fred. Fabricació de mobles, elements òptics, cartells i objectes de decoració. Polímers sintètics
6.0 Productes de noves tecnologies (Edu T.) Els avenços en química aplicada i en enginyeria han permès la creació de nous materials que han estat dissenyats per a alguna aplicació tecnològica en particular. En ocasions, al inrevés, nou material estimula el sorgiment de noves tecnologies. Semiconductors : Materials que oposen resistència o no al pas de l’electricitat depenent d’uns factors (temperatura, tensió mecànica...) regulables que ens permeten interrompre o permetre el corrent. Ex: Elements ( Silici [usat per a fabricar microxips], Gal·li i Seleni ) i compostos ( arsenur de gal·li) . Superconductors : Materials que no oposen cap resistència al pas del corrent elèctric i permeten el transport d’energia sense pèrdues . Ex: Mercuri (per sota de 4 Kelvin), algunes estructures de carboni (nanotubs), aliatges (Columbi – Titani) i algunes ceràmiques especials (la composta per Itri, Bari i Coure) Piezoelèctrics : Materials amb la capacitat de convertir energia mecànica en energia elèctrica i viceversa. Ex: Minerals (Quars, turmalina...), compostos (Nitrat de liti)i algunes ceràmiques i materials plàstics amb estructures microcristal·lines. S’usen com a sensors i actuadors de dispositius com: rellotges, encenedors i micròfon.
Nanotecnologia · Física quàntica: Branca de la física que s’ocupa de les propietats de la matèria i de l’energia a escala microscòpica. Nanotecnologia: E ngloba aquells camps de la ciència que estudien, obtenen i manipulen materials, substàncies i dispositius de dimensions molt reduïdes, tant que es mesurem amb nanòmetres ( 1nm = 1x10 -9 m ). A aquest nivell, el comportament de la matèria es regeix per les lleis de la física quàntica, i per tant apareixen noves propietats i fenòmens. Tot i que s’ha aconseguit fabricar materials a escala nanomètrica, com els nanotubs , es tracta d'èxits mes rellevants des del punt de vista de la investigació que no pas de la seva aplicació practica actual. Nanotubs Estructures tubulars amb diàmetres de pocs nm fets de carboni. Les seves propietats físiques son: te comportament de semiconductor i superconductor , una resistència mecànica a la tensió superior a la del acer i una gran capacitat per a conduir la calor . Gràcies a això, es podran fabricar components i enllaços electrònics més reduïts i eficaços. Propietats Poden transmetre una gran quantitat d’electricitat. Són mal·leables i completament elàstics. Es poden deformar. Són la fibra més resistent que es pot fabricar avui dia. Poden suportar gran quantitat de calor Mètodes de fabricació Ablació làser Descàrrega d’arc CVD (Chemical Vapor deposition).
Altres nous materials Silicones: polímers les cadenes dels quals estan formades per silici ( Si ). Propietats: flexibles, lleugers i modelables. Gran estabilitat a baixes Tº( -100 o C) i a altes( 300 o C) . A més calor més resistència, a part, l’aigua ni la major part d’agents químics els provoquen cap tipus d’efecte. Aïllants de la calor i l’electricitat. Amb ells es fabriquen juntes, revestiments i peces que suporten condicions agressives. Com que no provoquen cap tipus de rebuig en els teixits vius, també s’usen per a fabricar pròtesis i material quirúrgic. Materials intel·ligents: Anomenats materials intel·ligents, actius o multifuncionals son capaços de respondre de manera reversible i controlable davant de diversos estímuls externs. Es poden utilitzar per desenvolupar sensors. Ex: Els termocròmics , que canvien de color depenent de la temperatura. Un cas dins dels materials intel·ligents son els anomenats materials amb memòria de forma que son capaços de “recordar” la disposició de la seva estructura i de recuperar-la després d’haver estat deformats. Ex: Aliatges metàl·lics (Ni – T) i filferros dentals usats per a la ortodòncia. Humo helado: (Silici, carboni, altres metalls i aire): És tan lleuger com l’aire i a la vegada molt resistent, també és un exel·lent aïllant tèrmic i un gran catalitzador. Metamaterials: Tractats i reordenats a nivell nanomètric, adquereixen propietats que no existeixen en la natura.
Materials híbrids Composats d’un material base (matriu), al qual se li afegeixen alguns tipus de fibres. La matriu proporciona estabilitat a les fibres i solidesa al conjunt, i les fibres més elasticitat. Fibres + llargues = Material més resistent. Amb matriu de polièster (Lleugers i resistents, en la industria aeronàutica i marítima) Fibra de vidre Fibra de carboni Amb matriu metàl·lica (Resistents a temperatures elevades, pesats, difícils de fabricar). Amb matriu ceràmica ( Resistència a altes temperatures i alta resistència mecànica).
7.0 Estratègies d’ús i de reciclatge (Grup) Cicle de vida: 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 d’aquest, s’esbrina l’impacte ambiental i econòmic del material en cada etapa i es valora la eficàcia de la seva utilització. -Gestió dels materials Dividida en dues etapes Procés d’obtenció: Té en compte l’impacte del procés d’obtenció i els procediments per formar el material. (Avaluar els impactes i costos de l’extracció, transport i processos de transformació). Conversió en deixalles: Es basa en la transformació del material de manera que no passi al medi ambient i contamini. Això es fa mitjançant processos de Reciclatge, mitjançant els quals torna al cicle de producció i consum. Avantatges: Reducció de la quantitat de residus i preservació dels recursos naturals. -Procés de reciclatge. És la recuperació i el reprocés de parts o elements d'un article o aparell que en arribar al final de la seva vida útil pot ser reutilitzat Compren tres fases. Recuperació: Els materials es recuperen i separen. Transformació: Es reconverteixen a primera matèria mitjançant procediments amb poc impacte ambiental. Consum: El material es torna a introduir al mercat i ha de conservar les propietats i característiques que tenia. *El procés de reciclatge resulta més econòmic i senzill que el de fabricació.
Definicions i altres conceptes importants Recollida selectiva: Procés (simple o complex, depenent del material) necessari per disposar d'aquestes parts o elements, i preparar-los per la seva nova utilització. Colors dels contenidors. 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 marró (matèria orgànica): En aquest contenidor es diposita restes de menjar... però no restes de jardineria. Contenidor gris: En ell es dipositen la resta de residus que no tenen cabuda en els grups anteriors.

More Related Content

Materials grup 5

  • 1. 2.0 Metalls i Aliatges (Aina Doménech) Els metalls i aliatges: Materials d’origen mineral compostos d’un o més elements metàl·lics i que poden contenir d’altres no metàl·lics en petites proporcions. Material metàl·lic puc: Aquell format per un sol element químic, com el ferro, coure o alumini. Aliatges: Són aquells materials formats per més d’un element químic, com el bronze o el llautó. (es classifiquen en ferris i no ferris). 1.1 Els metalls purs Cal aïllar-los a partir dels minerals que els contenen per obtenir-los amb processos de transformació. Avantatges Gran duresa Són mal·leables, així que es poden crear tubs o làmines fàcilment. Excel·lents conductors de la calor i electricitat Gran resistència mecànica Fàcil reciclatge Inconvenients La obtenció implica gran cost econòmic i energètic. Fàcil corrosió i oxidació. Molt pes
  • 2. Metalls purs Coure: Abundant, es possible trobar-lo en estat pur, bon conductor, fàcil de treballar, mal·leable, dúctil i relativament tou. Accepta soldadura. Destaquen els electrolítics (conductors) i els tèrmics (fabricar estris). Cables elèctrics, peces en sèrie, canonades, estris de cuina, monedes i objectes ornamentals. Ferro: El més utilitzat, abundant, de una gran resistència i mal·leabilitat,propietats magnètiques, es treballa amb facilitat per fosa, es corroeix fàcilment. Admet soldadura. Imans, estructures capaces de resistir grans esforços, eines i altres mecanismes. Alumini: Lleuger, bon conductor de calor i de l’electricitat, mal·leable, dúctil i mes tou que el coure, soldable i l’aplicació de processos de fosa i forja. Gran nombre d’aplicacions. Estructures lleugeres i embalatge d’aliments i begudes. Or: És el mes dúctil i mal·leable de tots, gran densitat, bon conductor de la calor i de l’electricitat, gran resistència a la corrosió. Joieria i làmines molt fines per a cobrir i protegir objectes de gran valor. Plata: És un metall molt dúctil i mal·leable, es el millor conductor de la calor i de l’electricitat, alt índex de reflexió Electrònica i fabricació de miralls.
  • 3. Aliatges Combinació de diversos metalls en les que poden aparèixer elements no metàl·lics. Milloren les prop. dels components originals. Aliatges ferris El principal és l’acer (ferro + carboni). -Acers ordinaris o de construcció: (1% carboni). Gran resistència mecànica que depèn del carboni: + carboni = +duresa + resistència. Els + resistents (+carboni) són emprats per fabricar bigues, eixos... Els – resistents (- carboni) per elements tractats en fred com els perfils plegats. -Acers especials: Intervenen altres elements que confereixen millors propietats mecàniques o químiques. (Acer inoxidable...) Aliatges no ferris. -Bronze: (Coure + estany). , es mes resistent que el coure i no es veu afectat per la corrosió, actualment per fabricar elements metàl·lics exposats a ambients marins, antigament, eren utilitzats per a fabricar estris i eines. -Llautó: (Coure + Zinc) = + Duresa + Ductilitat. No produeix espurnes per impacte, es molt dúctil en fred, s’usa per a elements que s’hagin de treballar a temperatures baixes, gran resistència al desgast i a la corrosió. (Fabricar vàlvules, cargols i femelles). -Duralumini: (Alumini + Altres metalls(Coure, magnesi, manganès i zinc)) , + duresa + resistència que l’alumini. Es pot aprofitar el seu poc pes per a la fabricació d’estructures que hagin de ser lleugeres i resistents, un clar exemple es les industries aeronàutiques i de l’automoció. Avantatges Millors propietats que els metalls base. Gran duresa Resistents a la corrosió . Inconvenients Punt de fusió indeterminat.
  • 4. Composicions Comunes (+Extra) Aliatges de coure Bronze: Coure + Estany. Llautó: Coure + Zinc. Billó: Coure + Plata. Aliatges de ferro Fosa : Ferro + Carboni(des del 2,1% fins el 6.7% de carboni) Acer: ferro + carboni (menys del 2,1% de carboni) Acer inoxidable: ferro +níquel + crom, i de vegadesmolibdè o vanadi. Altres aliatges Or nòrdic: coure, alumini, zinc i estany. Aliatge de plom i estany : utilitzat per la soldadura d’elements electrònics. Amalgama: mercuri+ un altre metall, per exemple or, coure, cadmi, etc. Aplaca o plata alemanya: coure + zinc + níquel Metall de babbit: estany o plom +antimoni. Zamak: zinc + alumini +magnesi + coure.
  • 5. 3.0 Els minerals no metàl·lics (VictorC.) Són tots aquells materials fabricats a partir de l’argila (barreja de silicats com l’alumini, el ferro i altres compostos) . Aquesta es barreja amb aigua i, després de formar-se una massa plàstica i uniforme, adquireix rigidesa. Que augmenta després de sotmetre’s a cocció. Els materials ceràmics Advantatges Desavantatges Bons aïllants tèrmics i elèctrics. Temperatures de fusió molt altes. Gran duresa i resistència mecànica al fregament i al desgast. Gran estabilitat química i són resistents a la corrosió. Pesen menys que els metalls. Resistents a agents químics Llibertat de diseny Mínim manteniment Gran durabilitat Tot i ser molt durs, la mínima fisura els deixa inservibles. Pesen més que els polímers. Poca elasticitat Els porosos, tenen poca impermeabilitat. Classificació Materials porosos No han patit vitrificació Són permeables als gasos líquids i grasses. Destaquen l’argila sotmesa a cocció, la Loza i els refractaris. Materials ceràmics Han sigut sotmesos a temperatures molt altes. Impermeables. Gran duresa. Destaquen el Gres i la porcellana.
  • 6. Materials ceràmics II Varietats Gres. Composat per argila refractària i sal Propietats: Aspecte vidriat. Gran duresa (ratlla el vidre). Gran compactabilitat. Aplicacions: rajoles (Baldosas, azulejos), tubs i maons. Porcellana S’obté de l’argila blanca molt seleccionada. Propietats: Transparent o translúcida. Compacta amb gran duresa (no es ratlla per l’acer) i resistent als àcids. Aplicacions: Objectes decoratius, aïllants elèctrics, sanitaris, vaixella. Argila sotmesa a cocció . Propietats: Tacte dur i aspre. Fràgil. Aplicacions: Maons, teules(tejas), gerros.. Loza Propietats: Tacte fi i suau. Gran duresa Aplicacions: ‘’Vasijas’’ y objectes decoratius Refractaris Formats per argila cuita amb òxids de metalls Propietats: Resistents a temperatures superiors a 3000ºC Aplicacions: Revestiment interior de alts forns, components elèctrics i electrònics. Es formen mitjançant l' incorporació d’altres materials a l’argila comú amb la finalitat d’obtenir un material ceràmic amb diferents característiques.
  • 7. Materials de Construcció Ciment És un grup de conglomerants que, al mesclar-se amb agregats petris (grava o sorra) i amb aigua, crea una mescla uniforme, mal·leable i plàstica que endurida rep del nom de formigó. Pot emmagatzemar-me durant molts anys si és protegit de l' humitat. Tipus D’origen argilós: Obtinguts a partir de l’argila i la pedra calcària en proporció d’1 a 4. D’origen putzolànic: Ciments tant orgànics com volcànics. Ciment Portland És el més utilitzat com aglomerant d’edificis. Es forma mitjançant l'adherència del clinker Portland (calcària i argila) i sulfat de calci. S’utilitza, per tant, una vegada mesclat amb sorra i grava i format el formigó. S’utilitza com a base per la creació d’altres varietats com: Portland fèrric: Molt ric en ferro (s’introdueix ferro en pols). Molt resistent als factors externs. Ciment Blanc: Amb poca quantitat de ferro. Resistent als factors externs. Ciment putzolànic: S’adhereixen cendres volcàniques (putzolana) i cal. Més resistent als f.e. Altres varietats: Ciment siderúrgic, de ràpid enduriment i aluminós. El formigó armat Es forma mitjançant la combinació del ciment amb estructures de ferro o estructures plàstiques, com ara la fibra de vidre. Propietats: Suporta una gran quantitat de pressió i compressió. És molt utilitzat a la construcció. Els àrids Són tots aquells materials granulars (petits troços de roca) utilitzats en la construcció i en diverses aplicacions industrials com ara en l’elaboració del morter i com material de farciment per estructures. . S’agrupen en al·luvials, calcàries i ignis
  • 8. El Vidre El vidre és un material inorgànic, dur, fràgil, transparent i amorf , que s’utilitza per a la fabricació e finestres, lents, ampolles i una gran varietat de productes. Obtenció S’obté a partir de la fusió a 1500ºC de sorra de sílice (SiO2), carbonat de sodi (Na2CO3) i calcària (CaCO3). L’escalfament pot tornar-lo mal·leable, el que fa del vidre un material amb grans possibilitats. Avantatges : Transparent, mal·leable, molt dur, impermeable, brillant,resistent als químics., versàtil i aïllant elèctric. Desavantatges: Molt fràgil i amb fàcil trencament quan es fa una fisura. Tipus de vidre Vidre imprès: Amb marques produïdes per rodets. Vidre armat: Amb vares metàl·liques al seu interior, que evita que es trenqui. Vidre òptic: El de més qualitat, té aplicació òptica. Vidre de seguretat: Que s’aplica en l’industria de l’automòbil i té una gran resistència gràcies al seu procés de refredament. Vidre refractari: Amb gran resistència tèrmica, utilitzat pels utensilis de cuina. Aplicacions Recipients i instruments de laboratori. Aïllant elèctric. Gran ventall d’aplicacions de les seves varietats, com la vitroceràmica, ampolles, vidres utilitzats en l’òptica....
  • 9. 4.Matèria d’origen biològic (Alex Díaz) 4.1.1 Origen vegetal Paper - Fusta Matèria poc llenyosa del tronc d’una planta. Procés d’obtenció: Apeo. tall o tala (Llenyataires tallen l’arbre i els hi treuen les branques) Transport (Transportada des del seu lloc de tall a la serradora ) Serrat (Serradora divideix en trossos la fusta segons l'ús que se li hagi de donar posteriorment) Assecatge : (fa que la fusta sigui de qualitat i estigui en bon estat) - Color: Gran varietat, però domina el blanc - PH (grau d’acidesa) neutre. - Mida: abans que es normalitzessin les mesures del paper industrial, cada país tenia les seves. Procés d’obtenció: Refinament: Es desfibren i tallen les fibres per tal d'adaptar al tipus de paper desitjat. Encolat: se li afegeix cua al paper, per evitar que sobre el paper s'escampi la tinta a l'imprimir o escriure. Càrregues: productes en pols que contribueixen a donar cos al paper. Coloració: Se li afegeix a la pasta substàncies colorants. Substància feta per l’encavalcament de fibres de cel·lulosa adherides les unes a les altres i que pren la forma de làmines molt primes. Anisotròpic (determinades propietats físiques: elasticitat, temps, conductivitat, velocitat de propagació de la llum... Varien segons la direcció en que són examinades. Higroscòpic (humitat atmosfèrica) Heterogeni Cel·lular
  • 10. 4.1.2. Fibres textils Cotó: S’obté dels filaments de cel·lulosa continguts en la càpsula de les llavors de la planta. Productes que obtenim a partir del cotó: -Oli i sabó -Bitllet delEuroi dòlar -Cel·lulosaper a utilitzar en cosmètics -Pólvora -Fibres per a peces de vestir -Combustible Llí: S’obté dels filaments de la tija de la planta del mateix nom. Característiques: fibra de color blanc, ros, torrat o gris clar. Compost principalment percel·lulosa. Capacitat per absorbir aigua. Resistència al trencament. bona conductora de la calor. Jute: Característiques: Color grogenc o castany. - Es pot tenyir amb facilitat -Poc resistent i fràgil. - Sensible alsàcids -Planta pròpia de regions tropicals humides - Tacte aspre Fibres tèxtilsi cordatjes de gran resistència. -Llavors iolisrics en greixos iproteïnes. Combustibles ecològics, lubrificants iplàsticsvegetals. -Cel·ulosaper apaper Materials debioconstruccióde gran resistència.. Materials aïllants, peces plàstiques i tèxtils per a automòbils . Les seves fibres s’obtenen de l’escorça de les tiges de la planta(gran resistència). Cànem: Productes obtinguts a partir del cànem:
  • 11. 4.2. Origen animal - Llana: Fibra naturalobtinguda a partir del pèld'alguns animals . Característiques: Lleugera Elàstica Aïllant tèrmic Resistència als bacteris i fongs Higroscopicitat (absorbeix la humitat atmosfèrica ). - Seda: Fibra tèxtil natural. El seu filament de la seda prové d'unesproteïnes segregades per les glàndules salivals delcuc de seda, és a dir, l'erugade la papallona de la seda i algunsartròpodes. Característiques : -Brillant -Alt grau de degradació. -Tacte suau -Cost elevat. - Cuir: Pell dels animals quan ha estat adobada per tal de garantir-ne la conservació i les característiques pròpies del producte. Característiques: - Higroscòpic - Conductor de l’electricitat Transpirable - Mal·leable - Resistència al foc - Solidesa al doblegat - Resistència a la tracció i a l'estrip
  • 12. 5.0 Els polímers (Adelaida G.) Compostos constituïts per molècules gegants anomenades macromolècules amb una massa molecular molt elevada, resultant de la reacció química entre unitats ( molècules) químiques senzilles o idèntiques que es repeteixen. Les unitats químiques (o monòmers) , estan unides per enllaços covalents (tipus d’enllaç químic en què dos àtoms comparteixen un o més parells d’ electrons ). Estructura de les molècules gegants o macromolècules : lineal (cadenes llargues)o ramificada(reticles). Exemples de polímers constituïts per macromolècules : cel·lulosa, midó i proteïnes Propietats més comunes: La resistència mecànica al desgast i a la ruptura. A causa de la seva elevada resistència mecànica, la llana,la seda(ambdós amb un alt percentatge de de proteïnes),i el cotó(format per cel.lulosa) s’utilitzen per fabricar teixits. Gran tenacitat per resistir grans esforços de tracció o de compressió sense trencar-se i l’elasticitat, amb la possibilitat de deformació sense ruptura. La resistència als agents químics i atmosfèrics. Molts polímers són inatacables pels àcids i per les bases. No s’oxiden ni es podreixen. Facilitat per ser tenyits. La baixa densitat,que permet preparar materials lleugers. La capacitat per formar fibres, amb aplicació a la indústria tèxtil i amb l’avantatge que la majoria són aïllants elèctrics i tèrmics. *No totes les substàncies formades per polímers presenten la totalitat de les propietats esmentades.
  • 13. Els polímers Classificació Segons els seus orígens Naturals: Trobats a la natura, formats pels éssers vius. Proteïnes i celulosa. Artificials: S’obtenen dels naturals mitjançant processos de modificació química. (Cel·luloide). Sintètics: Resultat del disseny i de la fabricació humana. (Policlorur de vinil (Pvc)). Segons les propietats físiques Elastòmers: Dotats d’una gran elasticitat, com el cautxú. Plàstics: Si se’ls aplica una força d’una certa intensitat, es deformen de manera irreversible. Duroplàstics: Substàncies de gran duresa i rigidesa. Segons la Reacció a la calor Termoplàstics: A altes temperatures passen a estat líquid, a baixes, s’endureixen. Pocs encreuaments a estructura molecular. Termoestables: No es fonen. Es descomponen i perden l’estructura química a altes temperatures. Molts encreuaments. Segons els mecanismes de polimerització Segons la composició química Segons les seves aplicacions Segons el seu comportament a elevar la temperatura
  • 14. Polímers Naturals Proteïnes, àcids nucleics, lignina, cel·lulosa, quitina i cautxú. Composició química diversa. El més utilitzat és la cel·lulosa, present a les parets de les cèl·lules vegetals. Estructura rígida i forma llargues cadenes. Composta per glucoses unides per enllaços 1  4, β . Polímers Artificials Nitrocel·lulosa : Obtenció mitjançant el tractament de la cel·lulosa amb àcid nítric. Fabricació d’explosius, pintures, tints i vernissos. Raió: Conegut com seda artificial, llana artificial i viscosa. Polímers de cel·lulosa molt flexible. La fibra de cel·lulosa se sotmet a un bany alcalí i després es renta amb àcid. Diferents tipus segons els additius i la textura. S’empra per la confecció. Cautxú vulcanitzat : (Cautxú natural + sofre + Calor) . Polímer molt elàstic i molt resistent a les altes temperatures i el desgast. Fabricació de pneumàtics, soles de sabates i teixits i revestiments impermeables.
  • 15. Derivats del petroli: Aïllants de l’electricitat i de el calor. Se’ls pot donar forma amb facilitat. Niló: Llargues cadenes de monòmers units per enllaços de tipus amida. Fibres lleugeres i resistents. Es dissolen en àcids i tenen un comportament termoplàstic. Substitut de la seda i el raió. Poliestirens: Grup de termoplàstics que es poden presentar de tres formes: poliestirè antixoc, el cristall i l’expandit. Polièsters: Polímers amb enllaços de tipus èster. PET (politereftalat d’etilè), transparent, resistent al desgast físic, estable davant dels agents químics i es pot reciclar. Fabricació d’envasos alimentaris. Poliuretà: Condensació de polièsters. Estructura amb bombolles de gas. Densitat molt baixa i gran capacitat aïllant. Revestiments, farcits i segellats. PVC (policlorur de vinil): Polímer termoplàstic amb dues varietats: rígida, que s’utilitza en la construcció, i flexible, per a cables i revestiments. Polietilè: S’obté de l’etilè en forma de llargues cadenes lineals. Lleuger i químicament estable, impermeable i fàcil de modelar i de reciclar. Metacrilat: Gran rigidesa i transparència. S’empra com a substitut del vidre, a què supera en resistència i lleugeresa. Es modela en calent i es pot tallar i polir en fred. Fabricació de mobles, elements òptics, cartells i objectes de decoració. Polímers sintètics
  • 16. 6.0 Productes de noves tecnologies (Edu T.) Els avenços en química aplicada i en enginyeria han permès la creació de nous materials que han estat dissenyats per a alguna aplicació tecnològica en particular. En ocasions, al inrevés, nou material estimula el sorgiment de noves tecnologies. Semiconductors : Materials que oposen resistència o no al pas de l’electricitat depenent d’uns factors (temperatura, tensió mecànica...) regulables que ens permeten interrompre o permetre el corrent. Ex: Elements ( Silici [usat per a fabricar microxips], Gal·li i Seleni ) i compostos ( arsenur de gal·li) . Superconductors : Materials que no oposen cap resistència al pas del corrent elèctric i permeten el transport d’energia sense pèrdues . Ex: Mercuri (per sota de 4 Kelvin), algunes estructures de carboni (nanotubs), aliatges (Columbi – Titani) i algunes ceràmiques especials (la composta per Itri, Bari i Coure) Piezoelèctrics : Materials amb la capacitat de convertir energia mecànica en energia elèctrica i viceversa. Ex: Minerals (Quars, turmalina...), compostos (Nitrat de liti)i algunes ceràmiques i materials plàstics amb estructures microcristal·lines. S’usen com a sensors i actuadors de dispositius com: rellotges, encenedors i micròfon.
  • 17. Nanotecnologia · Física quàntica: Branca de la física que s’ocupa de les propietats de la matèria i de l’energia a escala microscòpica. Nanotecnologia: E ngloba aquells camps de la ciència que estudien, obtenen i manipulen materials, substàncies i dispositius de dimensions molt reduïdes, tant que es mesurem amb nanòmetres ( 1nm = 1x10 -9 m ). A aquest nivell, el comportament de la matèria es regeix per les lleis de la física quàntica, i per tant apareixen noves propietats i fenòmens. Tot i que s’ha aconseguit fabricar materials a escala nanomètrica, com els nanotubs , es tracta d'èxits mes rellevants des del punt de vista de la investigació que no pas de la seva aplicació practica actual. Nanotubs Estructures tubulars amb diàmetres de pocs nm fets de carboni. Les seves propietats físiques son: te comportament de semiconductor i superconductor , una resistència mecànica a la tensió superior a la del acer i una gran capacitat per a conduir la calor . Gràcies a això, es podran fabricar components i enllaços electrònics més reduïts i eficaços. Propietats Poden transmetre una gran quantitat d’electricitat. Són mal·leables i completament elàstics. Es poden deformar. Són la fibra més resistent que es pot fabricar avui dia. Poden suportar gran quantitat de calor Mètodes de fabricació Ablació làser Descàrrega d’arc CVD (Chemical Vapor deposition).
  • 18. Altres nous materials Silicones: polímers les cadenes dels quals estan formades per silici ( Si ). Propietats: flexibles, lleugers i modelables. Gran estabilitat a baixes Tº( -100 o C) i a altes( 300 o C) . A més calor més resistència, a part, l’aigua ni la major part d’agents químics els provoquen cap tipus d’efecte. Aïllants de la calor i l’electricitat. Amb ells es fabriquen juntes, revestiments i peces que suporten condicions agressives. Com que no provoquen cap tipus de rebuig en els teixits vius, també s’usen per a fabricar pròtesis i material quirúrgic. Materials intel·ligents: Anomenats materials intel·ligents, actius o multifuncionals son capaços de respondre de manera reversible i controlable davant de diversos estímuls externs. Es poden utilitzar per desenvolupar sensors. Ex: Els termocròmics , que canvien de color depenent de la temperatura. Un cas dins dels materials intel·ligents son els anomenats materials amb memòria de forma que son capaços de “recordar” la disposició de la seva estructura i de recuperar-la després d’haver estat deformats. Ex: Aliatges metàl·lics (Ni – T) i filferros dentals usats per a la ortodòncia. Humo helado: (Silici, carboni, altres metalls i aire): És tan lleuger com l’aire i a la vegada molt resistent, també és un exel·lent aïllant tèrmic i un gran catalitzador. Metamaterials: Tractats i reordenats a nivell nanomètric, adquereixen propietats que no existeixen en la natura.
  • 19. Materials híbrids Composats d’un material base (matriu), al qual se li afegeixen alguns tipus de fibres. La matriu proporciona estabilitat a les fibres i solidesa al conjunt, i les fibres més elasticitat. Fibres + llargues = Material més resistent. Amb matriu de polièster (Lleugers i resistents, en la industria aeronàutica i marítima) Fibra de vidre Fibra de carboni Amb matriu metàl·lica (Resistents a temperatures elevades, pesats, difícils de fabricar). Amb matriu ceràmica ( Resistència a altes temperatures i alta resistència mecànica).
  • 20. 7.0 Estratègies d’ús i de reciclatge (Grup) Cicle de vida: 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 d’aquest, s’esbrina l’impacte ambiental i econòmic del material en cada etapa i es valora la eficàcia de la seva utilització. -Gestió dels materials Dividida en dues etapes Procés d’obtenció: Té en compte l’impacte del procés d’obtenció i els procediments per formar el material. (Avaluar els impactes i costos de l’extracció, transport i processos de transformació). Conversió en deixalles: Es basa en la transformació del material de manera que no passi al medi ambient i contamini. Això es fa mitjançant processos de Reciclatge, mitjançant els quals torna al cicle de producció i consum. Avantatges: Reducció de la quantitat de residus i preservació dels recursos naturals. -Procés de reciclatge. És la recuperació i el reprocés de parts o elements d'un article o aparell que en arribar al final de la seva vida útil pot ser reutilitzat Compren tres fases. Recuperació: Els materials es recuperen i separen. Transformació: Es reconverteixen a primera matèria mitjançant procediments amb poc impacte ambiental. Consum: El material es torna a introduir al mercat i ha de conservar les propietats i característiques que tenia. *El procés de reciclatge resulta més econòmic i senzill que el de fabricació.
  • 21.
  • 22. Definicions i altres conceptes importants Recollida selectiva: Procés (simple o complex, depenent del material) necessari per disposar d'aquestes parts o elements, i preparar-los per la seva nova utilització. Colors dels contenidors. 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 marró (matèria orgànica): En aquest contenidor es diposita restes de menjar... però no restes de jardineria. Contenidor gris: En ell es dipositen la resta de residus que no tenen cabuda en els grups anteriors.