Atrévete con el Sapere: CONFERENCIA SOBRE MATERIALES ASOMBROSOS

IES SAPERE AUDE: PROGRAMA DE ENRIQUECIMIENTO ACADÉMICO

DEPARTAMENTO DE FÍSICA Y QUÍMICA

ACTIVIDAD: CONFERENCIA SOBRE MATERIALES ASOMBROSOS (J. FERNANDO BARBERO, Físico Teórico de la Universidad Autónoma de Madrid, Investigador del CSIC, Instituto de Estructura de la materia)

DESTINATARIOS: Alumnos de 1º de Bachillerato, contenidos correspondientes a la asignatura de Ciencias para el Mundo Contemporáneo

FECHA: 9 de abril de 2015

RESUMEN DE LA ACTIVIDAD

D. J. Fernando Barbero, nos ha hecho ver la importancia de la investigación en nuevos materiales y nos ha conducido por un viaje a través de diferentes materiales, nos ha explicado sus propiedades, ha conseguido despertar nuestro interés y nos ha asombrado con la calidad de los videos y documentos gráficos utilizados en su exposición.

Vista del transbordador y su recubrimiento

Comenzó la conferencia,explicando a nuestros alumnos el problema que surge en el transbordador espacial en su reentrada en la atmósfera; las altas temperaturas que alcanza requiere, para su construcción, un material ligero (para reducir el consumo de carburante) con elevada temperatura de fusión ( que soporte las temperaturas a las que se ve sometida la nave al entrar en la atmósfera) y que sea un gran aislante térmico (para evitar la transmisión del calor al interior de la nave).

Esquema de una de las "losetas" del escudo térmico

El material que recubre la estructura de aluminio es una estructura en la que el 90% es aire y el resto está formado por unas fibras de óxido de silicio (arena de playa), que se entrecruzan dejando espacio libre entre ellas, dando lugar a una especie de espuma, muy ligera y aislante que se recubre de un vidrio tipo Pyrex

Revisión del escudo térmico del transbordador

Aerogel

Aerogel, baja conductividad térmica

Nos ha hablado de materiales aún más porosos, los aerogeles en los que su contenido en aire u otro gas más ligero es superior al 98%, el aerogel es el sólido más ligero que existe, posee gran resistencia (puede soportar hasta 4000 veces su propio peso) y muy baja conductividad térmica. Por sus características el aerogel se utiliza para parar y recoger partículas de polvo de un cometa. Se puede construir un aerogel que flote sustituyendo el aire de su interior por nitrógeno

Hemos visto materiales que se endurecen con la fuerza que se les aplica (materiales que se utilizan para protección frente a golpes), fluidos no Newtonianos que cambian si viscosidad al aplicarles una fuerza

como cambia la estructura al ejercer una fuerza

Comportamiento de un fluido no Newtoniano

Comparación de la organización de los diferentes estados

Otros fluidos extraordinarios son los cristales líquidos. Éstos se emplean en las pantallas de las calculadoras, éstas están constituidas por una estructura formada por varias capas. La primera y la quinta contienen filtros polarizadores, la última capa es un espejo, la segunda y la cuarta son electrodos de estaño e indio. En uno de esos electrodos es donde se sitúan los números de las calculadoras. En la tercera capa se encuentra el cristal líquido. Los cristales líquidos son materiales intermedios entre el agua y un cristal. En ellos, las moléculas están parcialmente ordenadas, pero las capas giran entre sí. Esta orientación de las moléculas hace que se pueda polarizar la luz.

Una aplicación de los cristales líquidos es la fabricación de vidrios que se pueden hacer traslúcidos o transparentes con un mando a distancia.

Estructura molecular de los líquidos iónicos

Los líquidos iónicos son otros materiales asombrosos. Los líquidos iónicos son sales en estado líquido, como por ejemplo, el NaCl, la sal común, que, al fundirse a 801º C, forma un líquido iónico. Se reserva el nombre de líquidos iónicos a aquellos que funden a temperaturas bajas (temperatura ambiente). Son buenos disolventes, atacan la madera, por ello, se emplean para el reciclado de la celulosa. Son líquidos a temperatura ambiente debido a la estructura “extraña” que forman sus iones, difíciles de empaquetar en un retículo ordenado. No se evaporan, si un ión intenta escapar por evaporación, las fuerzas eléctricas hacen que el ión vuelva hacia la superficie del líquido. Se emplean para extraer petróleo mezclado con arena; si a dicha mezcla se le añade un líquido iónico, se forman tres fases, petróleo, líquido iónico y arena, pudiéndose separar fácilmente la fase superior, el petróleo.

Utilización de un líquido iónico para limpiar arena contaminada con fuel

Ferro fluido

Los ferro fluidos son materiales que se magnetizan en presencia de campos magnéticos. Son coloides formados por partículas ferromagnéticas. Otros materiales magnéticos son los diamagnéticos. Con ellos se puede experimentar la levitación magnética. Empleando grafito pirolítico y cuatro imanes de neodimio, hierro y boro. Se colocan los imanes abajo y el grafito arriba y éste parece que flota. El bismuto tiene la misma propiedad, podemos emplear un imán situado entre dos piezas de bismuto y el imán parece que flota entre dichas piezas.

Levitación magnética

También nos ha hablado del grafeno, de los materiales superconductores, del comportamiento de los gases a bajas temperaturas, del Helio líquido y el oxígeno sólido.

Agradecemos a Fernando Barbero el interés que ha despertado en todos nosotros y lo amena y entretenida que ha hecho esta conferencia