Metalls, no metalls i altres materials

Propietats dels materials que el constitueixen, així com de la seva distribució i interacció entre ells. 

Materials d'última generació

La ciència del coneixement dels materials està en continu desenvolupament i dia a dia registra nous avenços i descobriments en el camp de les propietats químiques, òptiques, magnètiques, ...

Dins dels materials que tenim més propers podem esmentar:

• Biomaterials: Molt utilitzats en el camp de la implantació de pròtesis, o de pell artificial. Cristalls líquids: són utilitzats en les pantalles dels televisors i dels ordinadors, estan formats per fins cristalls de materials conductors transparents que deixen passar la llum (òxid d'estany dopat amb indi).

• L'objectiu és crear un biomaterial porós que permeti la interconnectivitat de tubs capil·lars, nervis i vasos sanguinis, que actuï com a òrgans artificials, durables, menys pesats i de baix cost que no provoquin rebuig entre els receptors. 
  
  Per a la seva producció s'utilitzen certs polímers sintètics, o materials metàl·lics a base de titani i cobalt, o determinats compostos ceràmics i vitris.

Figura: Imatge en Flickr d' TomStarDust sota CC

• Materials fosforescents: S'utilitzen per recobrir les parets interiors de certs monitors o pantalles. Quan aquests són travessats per radiacions d'una determinada longitud d'ona no visible per l'ull humà, aquestes radiacions provoquen una modificació en els materials i les converteixen en visibles il·luminant-cromàticament, per al que es fa servir, òxid d'itri (I₂O₃₎ , silicat de zinc (ZnSiO_4).

Així mateix s'està desenvolupant un nou camp, el dels nanomaterials d'escala microscòpica. És aquest un camp nou i en general s'està investigant i experimentant amb materials híbrids compostos per elements orgànics, biològics, inorgànics, .... Entre ells:

• Materials orgànics: que són produïts amb virus, que no afecten els éssers humans, i són emprats per fabricar microprocessadors més ràpids.


• Materials intel·ligents: que són capaços de copiar el comportament de l'organisme humà i siguin capaços de reparar possibles avaries.


• Materials híbrids, (optoelectrònica): l'objectiu d'aquestes tècniques és reunir el camp de l'òptica, l'electrònica i la ciència de materials per a desenvolupar nous productes similars als empleats en electrònica, però que en comptes d'emprar electrons com a portadors del senyal , empren fotons. Amb això s'aconsegueix un consum i volums incomparablement menors, així com unes velocitats de resposta ultra-ràpides. S'està desenvolupant un producte anomenat PMO (periodic mesoporous organosilica) a força de metilè (orgànic) i silici (inorgànic).


• Materials superconductors: emprats en la fabricació d'imants permanents, permeten la utilització de camps magnètics molt potents i estables, que pràcticament no presenten consum energètic, en l'actualitat s'estan desenvolupant nous superconductors a força de niobur d'estany i d'aliatges amb titani i niobi .

Figura: Imatge en Flickr d' ANL sota CC

• Gels: Materials que responen a estímuls com els canvis de temperatura o d'acidesa.

FIBRA DE CARBONI

Té propietats mecàniques similars a l'acer, però és molt més lleugera:El  carboni és un material que, segons la seva estructura cristal·lina, és capaç de prendre la forma del grafit o del diamant, també pot convertir-se en un material amb qualitats úniques que pot reemplaçar a gran escala als materials convencionals. Així les fibres de carboni molt petites, submergides en un polímer de suport (normalment resina) resulten un material molt lleuger i summament resistent. Cada filament de carboni és la unió de moltes milers de fibres de carboni. Un filament és un fi tub amb un diàmetre de 5-8 micròmetres. 

• Alta resistència mecànica i gran flexibilitat.
• Baixa densitat, és un material molt més resistent i lleuger que nombrosos metalls.
• Bon aïllant tèrmic.
• Resistent a nombrosos agents corrosius.
• Resistent a les variacions de temperatura i amb propietats ignífugues.
• Elevat preu de producció.

Figura: Imatge a Wikimedia Commons de  Hadhuey sota  CC

Entre les seves aplicacions podem destacar el seu ús en la indústria aeronàutica i automobilística,  vaixells i en bicicletes, on les seves propietats mecàniques i lleugeresa són molt importants.També s'està fent cada vegada més comú en altres articles de consum com patins en línia, raquetes de tennis, ordinadors portàtils, trípodes i canyes de pesca i fins i tot en joieria.

Es pot fabricar a partir diferents materials, com ara, sílice, zirconi, o carboni, entre d'altres. Està compost per entre un 90% i un 99,8% aire, és mil vegades menys dens que el vidre i unes tres vegades més dens que l'aire, només uns 3 mil·ligrams per centímetre cúbic.

Té al tacte una consistència similar a l'escuma de poliestirè.

Entre les seves propietats es destaquen el fet de ser gairebé tan lleuger com l'aire i al mateix temps molt resistent, pot suportar més de 1000 vegades el seu propi pes, així com la seva sorprenent capacitat com a aïllant tèrmic, la qual cosa ho torna summament atractiu per a diverses aplicacions .

Figura: Imatge a Wikimedia Commons de NASA sota Domini Públic