Evolución histórica de los materiales | 2/93 | UPV

Summary

La presentación de David García Sanoguera, profesor de la Universidad Politécnica de Valencia, explora la evolución histórica de los materiales, clasificándolos en metales, polímeros, compuestos y cerámicos. Se destaca cómo los metales se volvieron cruciales en los conflictos bélicos y cómo la tecnología avanzó desde el uso de metales preciosos hasta aleaciones avanzadas como el titanio y níquel. Los polímeros, desde pieles y fibras hasta plásticos de alto rendimiento, han experimentado un renacimiento en las últimas décadas. Los compuestos, desde la madera y el adobe hasta fibras de carbono y kevlar, han ganado peso específico desde la década de 1970. Los cerámicos, que perdieron importancia con el auge de los metales, han vuelto a ser relevantes con materiales como la pirocerámica. La tendencia actual busca un equilibrio entre los diferentes tipos de materiales, enfocándose en la reducción de costos energéticos, aumento de resistencia y reducción de contaminación.

Takeaways

• 📚 David García Sanoguera es profesor del departamento de ingeniería mecánica y materiales de la Universidad Politécnica de Valencia.
• 📈 Se presenta una evolución histórica de los materiales dividida en cuatro tipos: metálicos, poliméricos, compuestos y cerámicos.
• 🗓️ El gráfico muestra la importancia relativa de los materiales a lo largo del tiempo, desde 10,000 años a.C. hasta el año 2020.
• 🛠️ Los metales tuvieron un aumento en importancia en el siglo pasado, especialmente durante las guerras mundiales debido a su demanda en el sector armamentístico.
• 🏺 El uso de metales preciosos como oro y plata comenzó hace 10,000 años a.C., seguido por el cobre, bronce y hierro en diferentes épocas históricas.
• 🔩 A mitad del siglo XVI surgieron las fundiciones, y en el siglo XIX, los aceros con mayor resistencia mecánica.
• ⚙️ A partir de la década de 1960, se incrementó la producción de superaleaciones y aleaciones ligeras, como las de aluminio y titanio.
• 🧬 Los polímeros comenzaron con pieles y fibras hace 3,000 años a.C. y perdieron importancia hasta la década de 1980, cuando comenzaron a recuperar peso.
• 🌳 Los materiales compuestos, como la madera y el adobe, tuvieron importancia temprana, pero cedieron lugar a nuevos compuestos desde la década de 1970.
• 🚀 Los materiales cerámicos, que incluyen piedra, vidrio y cemento, perdieron importancia hasta mediados del siglo pasado, cuando comenzaron a ser utilizados de nuevo.
• 🔄 La tendencia actual en materiales busca una reducción de costos energéticos, un aumento de la resistencia y una disminución de la contaminación, con un enfoque en la biogradablez y la sostenibilidad.

Q & A

¿Quién es David García Sanoguera y qué área de la universidad representa?

David García Sanoguera es profesor del departamento de ingeniería mecánica y materiales de la universidad politécnica de Valencia.

¿Cuál es el tema principal de la presentación de David García Sanoguera?

El tema principal de la presentación es la evolución histórica de los materiales.

¿Cuántos tipos principales de materiales distingue David García Sanoguera en su presentación?

Distingue cuatro tipos principales de materiales: metálicos, poliméricos, compuestos y cerámicos.

¿Cómo se representa la evolución de los materiales en el gráfico mencionado en la presentación?

El gráfico representa la evolución de los materiales a lo largo del tiempo en el eje X y la importancia relativa de cada grupo de materiales en el eje Y.

¿Cómo evolucionaron los metales a lo largo de la historia según la presentación?

Los metales pasaron de ser oro y plata en el 10,000 a.C. a ser utilizados en la construcción de herramientas rudimentarias con cobre en el 5,000 a.C., y luego se desarrollaron aleaciones como el bronce y el hierro. En el siglo XIX, aparecieron los aceros y posteriormente las aleaciones ligeras y superaleaciones.

¿Cuál fue el descubrimiento importante en el siglo XIX relacionado con el caucho?

Charles Goodyear descubrió el caucho vulcanizado, que consistía en introducir azufre en el caucho, lo que permitió su uso en neumáticos.

¿Qué materiales compuestos se mencionan en la presentación y cuáles son sus aplicaciones?

Se mencionan el hormigon armado, el cermet, fibras de vidrio, fibra de carbono, fibra de kevlar y compuestos matriz metalica y ceramica. Sus aplicaciones incluyen estructuras de motocicletas, casco antibalas y frontales de naves espaciales.

¿Cómo se describe la evolución de los materiales cerámicos en la presentación?

Los materiales cerámicos comenzaron con la piedra del silex, seguidos por el vidrio, el cemento y los ceramicos refractarios. Más tarde, se descubrieron materiales como la silice fundida, las pirocerámicas y las cerámicas tenaces.

¿Cuáles son las tendencias actuales en el mundo de los materiales según David García Sanoguera?

Las tendencias actuales incluyen la reducción de coste energético, la disminución de peso y densidad, el aumento de resistencia, la reducción de contaminación y la biodegradabilidad, especialmente de los materiales poliméricos.

¿Qué conclusión se puede sacar de la evolución de los materiales según la presentación?

La evolución de los materiales ha estado sujeta a cambios históricos importantes y la tendencia actual es el equilibrio entre los diferentes tipos de materiales, buscando propiedades que homogeneicen su peso específico.

Outlines

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🔧 Evolución de los materiales: Del metal al compuesto

David García Sanoguera, profesor de ingeniería mecánica y materiales en la Universidad Politécnica de Valencia, presenta la evolución histórica de los materiales, distinguiendo entre metales, polímeros, compuestos y cerámicos. Se destaca cómo los metales se volvieron importantes con la mejora de técnicas de refinación y la demanda durante las guerras mundiales. Se menciona el uso de metales preciosos en 10,000 a.C., el cobre en 5,000 a.C., el bronce y hierro en la Edad de Bronce y Hierro, y el desarrollo de aceros y aleaciones ligeras en los siglos XIX y XX. Además, se exploran las tendencias actuales como aleaciones de titanio-niquel y materiales amorfos.

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📈 Cambios en la importancia relativa de los materiales

El gráfico presentado muestra la importancia relativa de los materiales a lo largo del tiempo, destacando la evolución de los metales desde la antigüedad hasta el siglo XX, y su decreciente peso específico debido al aumento en la producción de otros materiales. Los polímeros, aunque con una importancia histórica menor, han ganado peso desde la década de 1980, con el desarrollo de nuevos polímeros como el nylon y el polietileno. Los materiales compuestos, que inicialmente tenían poco peso específico, han experimentado un renacimiento desde la década de 1970 con la aparición de fibras de vidrio, carbono y kevlar. Los cerámicos, que perdieron importancia con la llegada de los metales, han vuelto a ser relevantes en el siglo XX con avances como la silice fundida y las ceramicas tenaces. La tendencia actual apunta a un equilibrio entre los diferentes tipos de materiales, buscando reducir el costo energético, disminuir el peso, aumentar la resistencia y reducir la contaminación, con un enfoque en la biodegradabilidad de los polímeros.

Keywords

💡Evolución histórica de los materiales

Se refiere al desarrollo y cambio de los materiales a lo largo del tiempo. En el video, esto es el tema central, ya que se explora cómo los materiales han evolucionado desde la época prehistórica hasta el presente, afectando y siendo afectados por eventos históricos y avances tecnológicos.

💡Materiales metálicos

Los materiales metálicos son sustancias duras, maleables y ductiles que incluyen metales como el hierro, el cobre y el aluminio. En el video, se destaca cómo los metales han sido fundamentales en la historia de la humanidad, especialmente en la construcción y la fabricación de herramientas y armas.

💡Polímeros

Los polímeros son grandes分子 (como cadenas) compuestos de unidades moleculares repetitivas. En el video, se mencionan los polímeros como una categoría de materiales que ha ganado importancia en los últimos tiempos, destacando su uso en productos como caucho, nylon y plásticos.

💡Compuestos

Los materiales compuestos son aquels que están formados por dos o más materiales diferentes, cada uno con propiedades distintivas. En el video, se discute cómo los compuestos han ido ganando importancia desde la madera y el adobe hasta fibras como el de vidrio y el de carbono.

💡Cerámicos

Los materiales cerámicos son aquellos que generalmente son duros, pero frágiles y no metálicos, como la piedra, el vidrio y la porcelana. En el video, se abordan los cerámicos como materiales que han perdido y vuelto a ganar importancia a lo largo de la historia, destacando su uso en herramientas y estructuras resistentes a altas temperaturas.

💡Tendencias actuales

Las tendencias actuales en el mundo de los materiales se refieren a los avances y desarrollos más recientes en la fabricación y el uso de materiales. En el video, se habla de la reducción de costos energéticos, la búsqueda de materiales de bajo peso y alto rendimiento, y la importancia de la sostenibilidad y la bio降解性 (biodegradabilidad en español).

💡Específico de peso

El peso específico de un material es su masa por unidad de volumen. En el video, se utiliza para comparar cómo los diferentes materiales han cambiado en importancia a lo largo del tiempo, basándose en su peso específico.

💡Revolución industrial

La Revolución Industrial fue un período histórico caracterizado por el rápido desarrollo de la tecnología y la manufactura. En el video, se menciona cómo la Revolución Industrial impulsó el crecimiento de los materiales metálicos, que fueron cruciales para la fabricación de maquinaria y herramientas.

💡Materiales amorfos

Los materiales amorfos son aquellos que no tienen una estructura cristalina ordenada. En el video, se incluyen como uno de los avances más recientes en el campo de los materiales metálicos, destacando sus propiedades únicas y su potencial para aplicaciones futuras.

💡Superalloys

Las superalloys son aleaciones de metales que tienen propiedades de resistencia a altas temperaturas y soporte mecánico. En el video, se discuten como un ejemplo de los materiales avanzados que han surgido en los últimos tiempos, destacando su uso en aplicaciones exigentes como en la industria aeronáutica y espacio.

💡Biogradable

Un material biogradable es aquel que puede ser descompuesto por procesos naturales. En el video, se aborda la importancia de los materiales biogradables, especialmente en el contexto de los polímeros, como una solución sostenible para la reducción de la contaminación y el manejo de residuos.

Highlights

David García Sanoguera, profesor de ingeniería mecánica y materiales en la UPV, presenta la evolución histórica de los materiales.

Se distinguen cuatro tipos principales de materiales: metálicos, poliméricos, compuestos y cerámicos.

La presentación incluye tendencias actuales en el ámbito de los materiales.

Se presenta un gráfico que muestra la evolución del peso específico de los materiales a lo largo de la historia.

Los metales tuvieron una tendencia ascendente en importancia hasta mediados del siglo pasado.

La demanda de metal durante las guerras mundiales fue un factor clave en su importancia.

Desde el 10,000 a.C. solo se disponían de metales preciosos como oro y plata.

El cobre fue el primer metal utilizado para construir herramientas rudimentarias en 5,000 a.C.

El bronce y el hierro marcan la llegada de la Edad del Bronce y la Edad del Hierro.

Aparecieron las fundiciones de hierro con mayor contenido en carbono en el siglo XVI.

Los aceros y los aceros aliados surgieron en el siglo XIX y principios del siglo XX respectivamente.

Las aleaciones ligeras y las superaleaciones son desarrollos recientes en el campo de los metales.

Los polímeros comenzaron con pieles y fibras en 3,000 a.C. y perdieron importancia hasta el siglo XX.

El caucho natural y su vulcanización marcan un hito en el desarrollo de polímeros.

El descubrimiento del polietileno y otros polímeros sintéticos en el siglo XX fue crucial.

Los materiales compuestos tuvieron un renacimiento en la década de 1970 con nuevos materiales.

La fibra de carbono y otros compuestos son ejemplos de materiales avanzados utilizados hoy en día.

Los materiales cerámicos han recuperado importancia desde mediados del siglo pasado.

La evolución de los materiales ha estado influenciada por cambios históricos significativos.

Las tendencias actuales buscan un equilibrio entre los diferentes tipos de materiales.

Las necesidades actuales incluyen disminución de coste energético y reducción de peso.

La biodegradabilidad es una preocupación actual, especialmente para los materiales poliméricos.

Transcripts

Hola, mi nombre es David García Sanoguera, soy profesor del departamento de ingeniería mecánica y materiales de la universidad politécnica de Valencia y en esta presentación vamos hablar de la evolución histórica de los materiales.

Vamos a distinguir dentro de esta evolución entre los cuatro tipos principales, tipos de materiales, materiales metálicos, poliméricos, compuestos y cerámicos.

Para finalizar, /SF// hablaremos de las tendencias actuales en el mundo de los materiales.

Podemos observar en este gráfico como el eje de las /equis/X/ tenemos /un// una línea de tiempo que abarca prácticamente la historia del hombre, /SF// desde el diez mil antes de cristo /te// hasta un futuro no muy lejano, el año dos mil veinte.

Y en el eje de las /is/Y/ tenemos, vemos la importancia relativa.

De esa forma el peso especifico de cada uno de los grupos de materiales que en este gráfico vamos a introducir.

En primer lugar, hablaremos de los metales.

Metales podemos observar aquí, que tiene una tendencia del año diez mil a mitad del siglo pasado ascendente en cuanto peso, a medida que fueron mejorando las técnicas de afino los metales se hicieron más importantes, alcanzando un máximo a mitad del siglo pasado, coincidiendo con /m// las serie /de// de guerras que hubo aquí.

La primera guerra mundial y segunda guerra mundial, era necesaria o era bastante solicitada, el metal para el mundo armamentístico.

Bien si hacemos un repaso esta evolución, podemos ver que en el diez mil antes de cristo, tan solo teníamos metales preciosos a nuestra disposición, oro, plata, que eran los únicos que se encontraban en la naturaleza en estado desoxidado.

A medida que las técnicas evolucionaron, técnicas de afino /m// se empezó /a// a trabajar con el cobre, sobre todo para construcción de herramientas rudimentarias, hablamos del cinco mil antes de cristo, /SF// en la época de los egipcios.

A continuación se empezó a trabajar con aleaciones de cobre, /SF// o el bronce, /SF// y a continuación con el hierro, dando lugar, donde hay importancia de los materiales en esta epoca y su tecnologia a la edad del bronce o a la edad de hierro.

Mas adelante a mitad del siglo dieciseis, aparecieron las fundiciones, una aleacion de hierro, un mayor contenido en carbono.

Para continuar, /e// aparecieron /los// en el siglo diecinueve aparecieron los aceros, que son unos /metal/metales/ con mayor resistencia mecanica que las fundiciones.

Mas adelante, aparecieron los aceros aliados /SF// para despues a mitad de siglo, primer cuarto del siglo veinte aparecen las aleaciones ligeras, aleaciones de aluminio, de metales ligeros de baja densidad.

Super aleaciones, aleaciones base cobalto, base niquel.

Aleaciones de titanio, de circonio, ahi tenemos en imagen por ejemplo de una protesis dental, /SF// de una aleacion de titanio niquel.

/e// El /bum/boom/ de los metales aparece a partir de la decada de los sesenta, disminuyo de peso especifico no por una disminucion en su produccion sino por aumento en la produccion del resto de tipos de materiales que /a continuarion// a continuacion veremos.

En la actualidad os podemos hablar en el mundo de los metales de aleaciones titanio niquel, /SF// aleaciones fase dual, aceros miroaliados, nuevas superaleaciones de cobalto, materiales vitrios, /metales// /e// metales amorfos.

El segundo de los grupos de materiales que vamos a englobar, vamos a meter dentro de este grafico es el de los polimeros.

/Pa/Para/ que tenga evolucion partiendo de edad mil antes de cristo, una importancia bastante mayor y a medida que evoluciono la historia del hombre ha ido perdiendo importancia, si bien podemos ver como remontan a partir de la decada de los ochenta un poco el peso que adquirieron en edades tempranas, /SF// para empezar el tres mil antes de cristo disponiamos simplemente de pieles y fibras.

A continuacion aparecen las colas /e// que provienen principalmente de la pezuña de burro.

En el siglo dieciseis, siglo diecisiete empezo /a// a utilizarse el caucho, el caucho natural que provenia de una planta, lavia brasilensis.

Mas adelante de forma accidental, /charls buyer/Charles buyeaur/ , descubrio el caucho vulcanizado, que era introduciendo azufre en el caucho, caucho vulcanizado lo utilizamos en los neumaticos.

Tambien, en mil novecientos nueve se descubrio se sintetizo por primera vez el primer polimero sintitico que es la batalita.

A continuacion esta escalada de polimeros sinteticos dio lugar a la aparicion del /nailon/nylon/ que todos utilizamos para cuerdas, el polietileno para envases, para bolsas.

El policarbonato, que es /el// la base de /cede/CD/ , eso es para todo el /cede/CD/ , /SF// el metacrilato, se utiliza mucho en stock mobiliario, poliestileno todo lo que es /e// cuberteria de plastico, vasos, platos.

/pobilo// Polipropileno, conocido como /taperuer/taperware/ , tambien se fabrica con propileno.

La resina poxi.

El poliester que tambien todos conocemos, /SF// para despues estos plasticos que podemos llamar plasticos comunes /SF// dieran lugar a plasticos de mayores prestanciones, en un primer modo a plasticos polimeros de un alto modulo de elasticidad.

Porque era una de las carencias de este tipo de material, /SF// y más adelante a polimeros de altas temperaturas, /estas/estos/ nuevos /e// avances en el mundo de los polimeros a dado lugar a ese incremento de peso especifico de los polimeros con respecto a otros materiales.

El tercer grupo de materiales que vamos a incluir aqui en esta, /SF// en este grafico es el de los materiales compuestos.

Bien, en un primer lugar /SF// podemos nosotros hablar tambien como /e// en edad temprana tenía una cierta importancia, pero a mitad del siglo pasado carecio, /SF// practicamente /de toda// de todo el peso especifico en comparacion con los metales o con los polimeros, /SF// para despues a partir de la decada de los setenta ochenta, volver a retomar vuelo con la aparicion de nuevos materiales compuestos que ahora veremos.

De esta forma si hacemos este, /SF// este analisis temporal, el dia antes de cristo teniamos la madera.

La madera es un material compuesto de fibra linina, el adobe compuesto de arcilla y fibras, más adelante /e// /SF// dio lugar a la aparicion del papel como sustitutorio del papiro o el pergamino, papiro egipcio, pergamino romano.

Otro material compuesto importante fue el hormigon armado, combinacion de hormigon y estructura de metal.

El cermet, aparecio ya hablamos del siglo veinte, decada de los sesenta, una mezcla de metal y ceramico.

Y para posteriormente la aparicion de las fibras y los materiales compuestos que ahora están /SF// más conocidos en la actualidad, que es la fibra de vidrio, buena para hacer piscinas, la fibra de carbono, como el chasis de esta motocicleta, la fibra de kevlar como el casco de la ONU, chalecos antibalas.

Tambien estan ahora investigando el tema de compuestos matriz metalica, /SF// compuestos de ceramicos como los que engloban lo que es /la// el frontal del trasbordador espacial.

Ya para finalizar vamos a incluir dentro de este grafico el ultimo de los materiales, /SF// que es el de los materiales ceramicos.

Tambien vemos como han ido perdiendo importancia en el mil antes de cristo a la mitad de siglo pasado cuando los metales eran los dueños y señores, a volver a adquirir importancia a mitad de siglo pasado a la actualidad.

En un principio podemos hablar simplemente de la piedra del silex, la piedra como el elemento constructor principal, el silex para fabricacion de herramientas.

Mas adelante aparece el vidrio, /SF// el cemento, /SF// los /e// ceramicos refractarios, soportan altas temperaturas.

El descubrimiento del cemento porlan, /SF// la silice fundida, /SF// la piroceramicas, /SF// las ceramicas tenaces que soporten impactos, /SF// es como ultimo avance dentro de este mundo de los ceramicos.

En definitiva podemos observar como la evolucion de los materiales ha ido sujeta a cambios historicos importantes pero la tendencia actual es /a em// como podemos observar /a// /SF// a dejar de en cierta forma a conseguir propiedades de los materiales que hagan que todos se homogenizen en cuanto a peso especifico.

Las necesidades actuales las podemos resumir en varios puntos.

En primer lugar una disminucion de coste energetico, una reduccion de peso tambien, bajas densidad de esos polimeros, /SF// un incremetno de la resistencia, estará buscando incrementar resistencia con materiales ya conocidos o con materiales compuestos, /SF// una reduccion de contaminacion, todos somos sensibles a este tipo /de// de fenomeno.

El tema de la biogrababilidad sobre todo /el te// lo competente a los materiales polimericos.

/Rasumen/Resumen/ hemos vistos que los materiales han evolucionado a lo largo de la historia, /SF// que los metales fruto de la revolucion industrial y de enfrentamientos belicos han crecido de forma notable de cara el siglo pasado, /SF// que los materiales compuestos resurgieron consecuencia de la aparicion de nuevos materiales, y que la tendencia actual es el equilibrio entre los diferentes tipos de materiales.

Eso es todo gracias por la atencion.