Evolució dels Materials i la Sostenibilitat

1. Cronologia de Materials i Tecnologies

• Pedra tallada com a eina o arma: Fa 2.000.000 anys
• Foc: Fa 500.000 anys
• Ceràmica: Fa entre 20.000 i 8.000 anys
• Ferro: Fa uns 12.000 anys
• Roda i Bronze: Fa uns 5.000 anys (3000 aC)
• Alumini: Segle XIX
• Plàstics: Segles XIX-XX

2. La Ceràmica

a) Definició

Material cristal·lí o parcialment cristal·lí, format per l'acció de la calor sobre una barreja de components essencialment inorgànics.

b) Usos en l'Antiguitat

• Construcció d'habitatges més sòlids
• Primeres ciutats (muralles, palaus, torres...)
• Emmagatzematge d'aliments
• Possibilitat de coure el gra, canvi en l'alimentació i increment de població

c) Usos Moderns

• Components d'aparells electrònics (aïlladors, semiconductors, antenes, imants...)
• Biomaterials per a implants dentals i ossis
• Fibres refractàries per a forns, roba de bombers, transbordadors espacials...
• Catalitzadors per a la combustió a altes temperatures
• Components mecànics resistents a la fatiga i corrosió
• Superfícies hidròfobes

3. Implicacions de la Metal·lúrgia

• Fabricació d'armes que van permetre la formació de grans imperis (Babilònia, Tebes, Atenes, Roma...)
• Revolució Industrial al segle XVIII

4. L'Alumini

a) Descobriment

1821

b) Propietats

• Lleuger, però resistent
• Bona conductivitat tèrmica i elèctrica
• Bona reflectància de la llum
• Resistent a la corrosió, fins i tot en aigua de mar
• Dúctil i modelable
• No magnètic
• Reciclable

c) Aplicacions

• Transport (aviació, coets, vaixells, automòbils...)
• Revestiments (miralls de telescopis)
• Component d'explosius i combustible per a coets
• Embalatges
• Construcció (fusteria)
• Conductors d'alta tensió
• Caldereria

5. Els Plàstics

a) L'Edat dels Plàstics

Època actual

b) Definició

Polímer sintètic, dissenyat i fabricat industrialment.

c) Polímers Naturals

• Caseïna
• Midó
• Laca
• Seda
• Cel·lulosa
• Cautxú natural

6. Conceptes Relacionats amb Polímers

a) Vulcanització

Transformació del cautxú natural mitjançant calor i sofre per obtenir ebonita, un material més resistent i durador utilitzat en pneumàtics.

b) Cel·luloide

Primer polímer artificial popular, obtingut de la cel·lulosa amb àcid nítric i càmfora. Va ser important en el desenvolupament del cinema i com a base per a la seda artificial (raió) i la cel·lofana. Encara s'utilitza en pilotes de ping-pong.

7. Plàstics Actuals

a) Sigles

• PVC: Policlorur de vinil
• HDPE: Polietilè d'alta densitat
• LDPE: Polietilè de baixa densitat
• PP: Polipropilè
• PS: Poliestirè
• PET: Tereftalat de polietilè

b) Procés d'Obtenció

S'obtenen a partir de monòmers orgànics derivats del petroli. El procés inclou una fase química de polimerització i una fase tèrmica i mecànica d'extrusió, injecció o compressió per donar forma a l'objecte.

8. Nanotecnologia

a) Definició

Enginyeria de la matèria a escala molecular i atòmica, amb l'objectiu de manipular àtoms individualment.

b) Nanòmetre

Milmillonèssima part del metre (1nm = 10^-9m).

c) Aplicacions

Actualment en recerca científica i industrial. Potencial per a una nova revolució industrial en medicina, construcció i medi ambient.

9. Internalització de Costos

a) Definició

Sumar al preu d'un objecte o servei el cost del seu impacte ambiental i social.

b) Relació amb l'ACV i la Sostenibilitat

L'Anàlisi del Cicle de Vida (ACV) examina els aspectes ambientals del cicle de vida d'un producte. Ajuda a quantificar els costos ambientals per a la internalització, seguint criteris de sostenibilitat.