Materiales tecnológicos

Uno de los motores de la evolución y el desarrollo de las sociedades humanas ha sido la tecnología. De hecho, las grandes eras históricas han ido tomando el nombre de los materiales que el hombre primitivo aprendió a trabajar: Edad de piedra, Edad de bronce y Edad de hierro. 
Miles de millones de años antes, las enérgicas reacciones químicas y las convulsiones de la corteza terrestre, sumadas a las altísimas temperaturas y presiones del interior de la Tierra produjeron los minerales, primeros materiales utilizados por el hombre para defenderse y cazar. 
Más tarde, descubrió que calentando ciertas sustancias minerales era posible obtener materiales más resistentes y duraderos. De tal forma, el hombre conoció el bronce, el hierro, la plata y el oro.
Esto supuso el pasaje del uso de materiales creados por la naturaleza a los fabricados por el hombre. A los primeros los llamaremos materias primas y a los segundos materiales, para diferenciarlos por su origen.

Es así, que podemos definir como materia prima a las sustancias que se extraen directamente de la naturaleza y materiales a toda materia prima que, transformada mediante procesos físicos y/o químicos, es utilizada en la fabricación de objetos tecnológicos.
El proceso tecnológico sería el siguiente: se extrae la materia prima, que se convierte posteriormente en material, y con los materiales obtenidos construimos el artefacto (producto tecnológico). 

Se conocen 6 tipos de materiales:

1-     Cerámicos: Se obtienen moldeando la arcilla y sometiéndola luego a un proceso de cocción a altas temperaturas. Representantes de este grupo son la cerámica gruesa y la porcelana.

2-     Textiles: las materias primas son transformadas para formar hilos o telas mediante hilado, tejido u otros procesos fisicoquímicos. Ejemplos: fibras de seda, algodón, celulosa, proteína animal, nylon o lycra.

3-     Maderas: El proceso de explotación comienza con la tala de árboles como abeto, balsa, roble, algarrobo, entre otros, y sigue con el corte de tablas, tablones, chapas y  listones.

4-     Plásticos: Se obtienen por un proceso de polimerización a partir del petróleo, carbón, gas natural, materias primas vegetales (celulosa) y proteínas animales. Son ejemplos el celofán, el caucho y el PVC.  

5-     Metálicos: Los minerales extraídos de las minas son sometidos a distintos procesos como calcinación, tostación y electrólisis para obtener planchas o hilos de cobre, bronce, plata, aluminio, acero, hierro, etc.

6-     Pétreos: Se obtienen cortando la roca en diferentes formas y tamaños o triturándolas. Ejemplos: bloques de granito, placas de mármol, láminas de vidrio, etc.

Los materiales se eligen por sus propiedades, es decir por un conjunto de características que determinan su comportamiento frente a agentes externos como la electricidad, la luz, el calor o las fuerzas mecánicas.

PROPIEDADES FÍSICAS

Propiedades mecánicas

De todas las propiedades, las mecánicas, tal vez, sean las más importantes, ya que describen el comportamiento de los materiales cuando son sometidos a la acción de fuerzas externas.

Dureza: es la resistencia que opone un material a dejarse rayar por otro. Para medir la dureza de un material se utiliza la escala de Mohs, escala que utiliza diez minerales como términos de comparación. El más blando es el yeso y el más duro el diamante.

Tenacidad: es la resistencia que ofrece un material a romperse cuando es golpeado.

Fragilidad: es la capacidad que tienen algunos materiales de romperse fácilmente cuando son golpeados. Es una propiedad opuesta a la tenacidad.

Elasticidad: es la propiedad que tienen los materiales de recuperar su forma original.

Plasticidad: facilidad de un material para adquirir deformaciones permanentes. Es una propiedad contraria a la elasticidad.

Maleabilidad: facilidad para extenderse en láminas o planchas.

Ductibilidad: facilidad para extenderse formando cables o hilos.

Propiedades ópticas

Determinan la respuesta del material a la acción de la luz.

Materiales transparentes: son aquellos que dejan pasar la luz y permiten ver nítidamente los objetos a través de ellos.

Materiales translúcidos: permiten el paso de la luz pero no permiten ver nítidamente los objetos.

Materiales opacos: no permiten el paso de la luz, por lo tanto, tampoco los objetos.

Propiedades acústicas

Determinan la respuesta de los materiales frente al sonido.

Conductividad acústica: es la propiedad que tienen los materiales de transmitir los sonidos.

Propiedades eléctricas

Determinan el comportamiento de los materiales ante una corriente eléctrica.

Materiales conductores: permiten fácilmente el paso de la corriente eléctrica.

Materiales aislantes: no permiten el paso de la corriente eléctrica.

Materiales semiconductores: sólo permiten el paso de la corriente en determinadas condiciones. Hay materiales que por encima de una temperatura crítica se comportan como conductores y por debajo de ella como aislantes.

Materiales superconductores: permiten que la corriente eléctrica circule sin resistencia ni pérdida de energía en determinadas condiciones. De hecho, una corriente eléctrica fluyendo en uno de estos materiales podría persistir casi indefinidamente sin ninguna fuente de alimentación.

Propiedades magnéticas

Ponen de manifiesto el comportamiento de los materiales frente a determinados metales.

Materiales magnéticos: son aquellos que pueden atraer a otros materiales metálicos.

Propiedades piezoeléctricas

Es la capacidad que tienen algunos materiales de adquirir una diferencia de cargas eléctricas en su superficie al ser sometidos a tensiones mecánicas. 

Materiales piezoeléctricos: son cristales naturales o sintéticos que no poseen centro de simetría. La compresión de este tipo de materiales produce una separación de los centros de gravedad de las cargas positivas y de las cargas negativas y ,en consecuencia,  una diferencia de potencial

PROPIEDADES QUÍMICAS

Se manifiestan cuando los materiales sufren transformaciones al reaccionar con otras sustancias. A diferencia de los agentes físicos, las reacciones químicas transforman al material en otro diferente.

Oxidación: es la capacidad con la que un material reacciona con el oxígeno del aire o del agua. Los metales son los materiales que más fácilmente se oxidan.

PROPIEDADES ECOLÓGICAS

Las propiedades ecológicas se clasifican de acuerdo al impacto que producen los materiales en el medio ambiente:

Materiales reciclables: son aquellos que pueden ser reciclados, es decir, pueden ser usados para fabricar otro material diferente,

Materiales reutilizables: son aquellos que se pueden utilizar para el mismo uso.

Materiales tóxicos: son materiales nocivos para los seres vivos, ya que pueden contaminar el aire, el agua y la tierra.

Materiales biodegradables: son materiales que la naturaleza demora poco tiempo en descomponerlos en otras sustancias.

Evaluación:

1-     ¿Cómo piensas que se encuentra el papel, que utilizas diariamente, en la naturaleza?

2-     La madera de la que está hecha una mesa, una silla, un pizarrón o un lápiz, ¿crece de la misma forma en la naturaleza o ha sido previamente transformada? Fundamenta tu respuesta.

3-     Clasifica los siguientes materiales: piel de bison, placa de yeso, tela de seda, porcelana, lámina de corcho, placa de vidrio, leche, caño de cobre, bloque de granito.

4-     ¿Sería posible hacer un cable de papel? ¿y un libro de arena? ¿Y un puente de plástico? ¿Y una lamparita de madera? ¿y un martillo de cristal?¿Por qué?

 Para reflexionar:

            Rastrea en libros o en Internet :

1-     ¿Cuáles son los materiales estratégicos que se utilizan en la actualidad en la fabricación de objetos tecnológicos?

2-     ¿A partir de qué materias primas se obtienen los mismos?

3-     ¿Qué materias primas se extraen en la República Argentina?

4-     ¿Qué materiales se producen en la República Argentina?

5-     ¿Qué diferencia a la República Argentina de otros lugares del mundo en relación a materias primas y materiales estratégicos?¿Qué consecuencias podemos esperar de esta situación? ¿Qué posibles soluciones podrías pensar?

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