Energía geotérmica

CBT No2 ING RODOLFO NERI VELA TENANGO DEL VALLE

Integrantes del equipo:

Avendaño Sánchez Cesar Francisco

Ávila Bernal Fernando Daniel

Alvares Martínez Olao

Alcatara Hernández Lenin Uriel

Díaz Hernández Carla Paola

Título: MATERIALES INTELIGENTES 

EQUIPO

Ciclo escolar: 2018-2019

MATERIALES INTELIGENTES

Un material inteligente es aquel que posee una o más propiedades que pueden ser modificadas de manera controlada por un estímulo externo teles como tensión eléctrica, temperatura, humedad, PH o campos eléctricos magnéticos.

Historia:

Materiales inteligentes (Smart material): En términos generales, un tipo de materiales, una nueva generación de materiales derivadas de la nanotecnología, cuyas propiedades pueden ser controladas y cambiadas a petición.

Es una de las principales líneas de investigación de la nanociencia con aplicaciones a muchas industrias (desde las textiles a la industria de la Defensa). Por ejemplo: fibras inteligentes para la ropa (Smart Fibres, Fabrics and Clothing). Sistemas inteligentes para diversas aplicaciones (Smart Systems: Microphones, Fish Farming)

Los materiales inteligentes tienen la capacidad de cambiar su color, forma, o propiedades electrónicas en respuesta a cambios o alteraciones del medio o pruebas (luz, sonido, temperatura, voltaje). Estos materiales podrían tener atributos muy potentes como la autoreparación.

Relacionados con esto están los super materiales (super materials) con extraordinarias propiedades. La capacidad de crear componentes con precisión atómica puede llevar a estructuras moleculares con interesantes características tales como una alta conductividad eléctrica o potencia.

Estos materiales se clasificas de la siguiente manera:

Ventajas:

·         Se da actividad inmediata de un proceso, cambio las propiedades electro y magneto lógicas y cuantos se aplica el campo estimulante.

·         Premien ahorrar más energía gracias a sus características.

·         Son capaces de extender su vida útil por sí mismos.

·         Se pueden ajustar a las necesidades década individuo

·         Estos materiales son capaces de responder ante estímulos del medio externo, al contrario que los tradicionales.

·         Por norma general, los materiales inteligentes se pueden usar para muchas más aplicaciones que los materiales tradicionales.

Desventajas:

·         Costos elevados

·         Control de calidad complejo

·         Reciclaje

·         Baja resistencia de impacto

·         Rigidez

Uso Inteligente de materiales

Estos materiales que acabamos de conocer están ofreciendo infinidad de aplicaciones para aumentar la capacidad de todos los tipos de tecnología, aquí vamos a describir algunos de ellos.

Batería

En este sentido se siguen produciendo muchos de los nuevos logros como los realizados científicos españoles Gonzalo Murillo, que está desarrollando un nuevo tipo de batería que convierte la energía mecánica en electricidad gracias a los materiales piezoeléctricos que convierten las vibraciones de tensión. Para esto se utilizan los dispositivos diseñados para la alimentación de pequeños sensores colocados en los vehículos de transporte o en los objetos conectados a internet, que son capaces de generar unas pocas milis vatios, al comprimir el material piezoeléctrico, generando una separación de carga que a su vez genera electricidad. Para conseguir este grado de compresión se diseña la estructura de la trampa que resuena con cierta frecuencia. Gracias a esta tecnología se pueden utilizar diferentes tipos de dispositivos separables así como los audífonos.

Impresión 3D

No cabe ninguna duda de que la impresión 3D sirve como dinamizador de todo lo relacionado con el desarrollo de nuevos materiales, especialmente por lo que es inventado una nueva forma de fabricación y haber hecho accesible los procesos de fabricación a muchas personas, lo que conduce a que cada vez sea mayor  el interés para crear nuevos materiales con propiedades específicas. Para responder a esta necesidad los ingenieros del MIT  han desarrollado un sistema que usa los polímeros derivados del petróleo que normalmente se usan como material para la impresión 3D de tipo de celulosa de origen vegetal que tiene muchas ventajas en comparación con el sistema tradicional. Es una alternativa renovable, biodegradable, que proporciona un material menos costoso, más duradero y además tiene propiedades antimicrobianas. Para ello se utiliza el acetato de celulosa,  que permite su uso en impresoras de inyección y que al evaporarse  se endurece rápidamente. De este modo se obtiene la impresión de objetos cuya dureza es muy superior a la alcanzada con la mayoría de los materiales utilizados habitualmente en la impresión en 3D, incluyendo el ABS y PLA.

Pantallas

Empresas como Apple y Samsung han logrado grandes avances gracias a los Smartphone, ha propiciado  el desarrollo de las pantallas, que cada vez tienen un mayor tamaño y tiene importantes mejoras en el nivel de resolución y la interacción para el usuario. Además de esto se hace muy importante el aspecto de la resistencia que es en lo que trabajan los científicos de la Universidad de california, en Riverside, encabezada por Wang chao, que han desarrollado una pantalla capaz de repararse solo que puede reparar específicamente  pantallas de teléfonos inteligentes. Para ello utilizan varios polímeros que son capaces de cerrar las grietas que se forman en la pantalla después de un golpe, sin necesidad de intervención humana. Este material tiene propiedades excelentes, lo que le permite estirarse hasta más de cincuenta veces su tamaño, basándose en un sistema muy similar al de la piel humana en cuanto a su forma de reparación, porque cuando nos hacemos una herida abierta, los extremos se estiran hasta cerrarse por completo. Este es el primer material conductor de la electricidad que tiene la capacidad de repararse por sí mismo,  especialmente se recomienda para las pantallas táctiles de los dispositivos.

Superficie

La competencia en el campo espacial se encuentra en su punto máximo después de la entrada de un número de empresas privadas numeroso y especializadas en la ejecución de actividades relacionadas con el espacio y el renacimiento de los programas espaciales por parte de la nasa y otras agencias de espacio a nivel de gobierno. Para resolver este auge del interés de la humanidad por conquistar el espacio se hace necesario avanzar también en el desarrollo de nuevos materiales como por ejemplo para fabricar los vehículos, así como para otro tipo de objetos, como pueden ser los trajes espaciales para los astronautas. Un ejemplo de ello es el nuevo material desarrollado por el grupo de la NASA, de verificación, con la ayuda de la impresión 3D y puede ser utilizado para diferentes propósitos. Es un nuevo tipo de tejido que tiene la siguiente representación: la parte superior refleja la luz y mantiene el calor por sí mismo, y en el interior tiene el efecto de aislamiento, protegiendo adecuadamente lo que hay dentro, ya sea un objeto, el local o el cuerpo de la persona. Para su desarrollo han utilizado un proceso que ha sido nombrado como la impresión 4D, ya que además de construir piezas tridimensionales, también se fabrican en función  al material. Además el proceso de producción de este nuevo material está diseñado para aprovechar los recursos naturales que se pueden encontrar en el planeta en el que se va a utilizar y por tanto realizar la fabricación in situ, además de permitir su re utilización para la producción de otros productos a base de este material.

Potencia

Para la generación de energías limpias sigue siendo insuficiente para solucionar el  problema en el que nos encontramos con la contaminación ambiental y el calentamiento global, podemos considerar que la situación está mejorando paulatinamente gracias a muchos de los avances que se producen en el ámbito de la investigación científica para la generación de energías renovables, principalmente para la obtención de la energía del Sol. En el caso de la labor de investigadores del Laboratorio de Caracterización de Dispositivos Orgánicos de la Universidad Rey Juan Carlos junto que utiliza un nuevo material llamado perovskita híbrido metilamonio con el fin de desarrollar células solares más económicas . El perovskita híbrido metilamonio tiene el 20% de la eficiencia certificada y se posiciona como una opción barata a las tecnologías existentes para la producción de células solares de lámina delgada, ya que permite el uso de técnicas de producción mucho más sencillos y a baja temperatura (< 150° C), permite nuevas aplicaciones. Los resultados de este estudio representan un importante paso adelante para la fabricación de células solares de lámina delgada, ya que en la actualidad la tecnología se basa en materiales inorgánicos como el teluro de cadmio (CD) o seleniuro cobre, indio y galio (CIGS) que utilizan métodos de producción más caros de la temperatura de proceso alto (> 500∞).

Diseño

La mejora en los materiales utilizados en la construcción, como el cemento, hormigón y asfalto, son objeto de numerosos estudios, destinadas a ofrecer mejoras a nivel de resistencia, eficacia y reducción de costos, en particular. Gracias a la nanotecnología, el cemento ecológico y termo crómico que cambia de color con la temperatura y puede ser utilizado como un revestimiento inteligente. Además se trabaja en un nuevo tipo de hormigón que tiene la capacidad de repararse a sí mismo. A diferencia de otros estudios con hormigón que se autor reparan desde el exterior, este material pueda lograr recuperarse desde el interior, ya que contiene micro cápsulas de silicio, llenos de resina epoxi que se rompen cuando se produce grietas en el hormigón para poder repararlo. Para el caso del asfalto se espera duplicar la vida de asfalto mediante la adición de unas pequeñas fibras de lana de acero que tienen la capacidad de derretir el asfalto cuando pasa la corriente eléctrica, lo que permite recuperar la mezcla de asfalto y grava que se utiliza como pavimento en las carreteras. Otro uso inteligente de materiales en el sector de la construcción es el desarrollo de las estructuras Inteligentes, que son los que gracias a la combinación de materiales inteligentes capaces de auto diagnosticarse y cambiar para adaptarse a las circunstancias que se han marcado como óptimos o correcta.

Sensores

el desarrollo de sensores para el gran campo que se está abriendo por medio de las tecnologías de internet de las cosas es una de las utilidades que garantice la investigación que realizan en el proyecto Grupos, que dirige una empresa de especialidades químicas de Cromógena y propone el objetivo de la contabilidad de grafema y nano estructuras carbonosas en una amplia gama de la matriz del polímero que está a la espera de conseguir su integración en una gran cantidad de productos con características avanzadas y propiedades mecánicas mejoradas.

Robótica

Gracias al desarrollo de diversos tipos de materiales se realiza en gran medida el desarrollo de la robótica suave, una disciplina nueva de la tecnología que permitirá un gran avance en el sentido de que la robótica nos ofrezca las mejores utilidades para las personas. Actualmente se trabaja en la creación de nuevos materiales que ayuden a curar enfermedades a través de investigaciones como el diseño de piel robótica que ayude a las personas. Estos imitan las capacidades de algunos animales, como por ejemplo el poder de reunirse con el medio ambiente o de regular su temperatura corporal. Los científicos  trabajan en el desarrollo de las vendas inteligentes capaces de curar las heridas y exploran también como lograr una sustitución normal de la ropa algo así como una segunda piel que se adapte al cuerpo. A través de estas innovaciones puede ayudar a las personas mayores o personas con discapacidad a recuperar la movilidad y que en el futuro todos los asientos podrán ser reemplazados por pantalones que generen el movimiento.

Biónica

En la fusión de la tecnología con la biología, nos encontramos una de las palancas principales para el salto evolutivo que se celebra en estos momentos de la humanidad, en busca de nuevos horizontes, y en el nivel de amplificación de la vida y en lo que se refiere a la exploración del espacio. Para ambos aspectos son importantes los avances que se realizan a través de la biónica, actualmente los científicos han sido capaces de regenerar las células del cartílago tomados de los pacientes que se sometieron a cirugía de la rodilla, y posteriormente de manipularlas en   laboratorio y rejuvenecerlas, volviendo al estado de células madre pluripotentes, que son las células madre capaces de convertirse en células de diferentes tipos. Estas células madre tienen la capacidad de extenderse tras ser encapsuladas en un compuesto celulosa nana fibrilada que se imprime para hacer más de los bosques mediante el uso de bioimpresora 3D.

Transporte

El uso de los nuevos materiales en el mundo del transporte puede generar importantes beneficios en la reducción de la tan dañina contaminación, del medio ambiente, la reducción de los costos de combustible y de mejoras en la construcción en la eficiencia de los vehículos. Además vemos que todo tipo de medios de transporte pueden verse beneficiados por estos avances, como en el caso de las bicicletas donde nos encontramos con interesantes innovaciones como la realizada por la compañía española Recómanse, que creó la primera bici en el mundo hecha en fibra de basalto. La compañía utiliza la fibra de basalto por sus excelentes propiedades de absorción de choque y de vibración. Además otras de las principales propuestas de valor de la empresa, es su apuesta por la producción 100% Ma.de in Spin.

La Ropa

En el mundo de la moda se puede mejorar mucho mediante el desarrollo de nuevos materiales. Actualmente los estudios van enfocados para crear nuevas prendas destinadas al entrenamiento deportivo, que tienen las características de ser transpirable y contar con válvulas de ventilación que se abren y cierran en respuesta al calor y el sudor. Estas válvulas de ventilación alineados con microbianos de las células vivas que se contraen y se expanden en respuesta a los cambios de humedad, actuando como sensores y activadores, para asegurarse de que las válvulas se abren cuando el atleta suda y se cierran cuando el cuerpo se enfría. Los científicos trabajan en un modelo con el que sea posible combinar nuestras células de herramientas genéticas para introducir otras características de estas células vivas. Por ejemplo con el uso de la fluorescencia para hacer visibles a las personas que trabajan en la oscuridad. También puede combinar las funciones de bloqueo de olores mediante ingeniería genética,  tal vez después de ir al gimnasio la camiseta que utilizamos pueda tener buen olor.