Zylon (Aleix i Harun)

ZYLON

El Zylon és una fibra sintètica d’altes prestacions, desenvolupada per l’empresa Toyobo, ubicada a Osaka, Japó. Els seus creadors presumeixen que és la fibra amb més alta resistència a la tracció,així com, una gran resistència tèrmica. S’aconsegueix mitjançant la barreja d’un polímer anomenat PBO (per fenilè benzobisoxazol) forçant-ho a través d’una màquina giratòria. El PBO té una estructura química que és difícil de processar. La resistència del Zylon és a prop de 10 vegades major a la de l’acer (un fil de Zylon de només 1 mm de gruix pot sostenir un objecte de 450 kg de pes). Compta amb una excel·lent resistència al foc, suporten temperatures de fins a 650 graus centígrads i més resistent a impacte que l’acer i el carbó.

S’usa en la Fórmula 1 per a la fabricació de l’habitacle de seguretat dels monoplaces des de la temporada 2007 i com a reforç a la pantalla del casc. S’ha fet servir en parts del vehicle d’exploració MER (Mars Exploration Rover). Es va usar per fer armilles antibales, però han estat retirats a causa de la degradació amb el temps del producte. El Zylon també s’utilitza per a la fabricació de fibra òptica. L’any 2001 l’administració Nacional per l’aeronàutica i l’espai (NASA), dels Estats Units, la va utilitzar com a material de reforç en globus d’observació espacial.

El Zylon, un polímer sintètic similar al conegut kevlar, és usat ja en corretges de transmissió i fins i tot en els Rover de la NASA que van visitar Mart. En F1, recobreix zones de la cabina i s’usa en els cables que subjecten les rodes al xassís. Ara cobrirà l’única esquerda que tenien els cascos.

El Zylon ve a ser la cirereta d’aquestes obres d’art, que amb poc més d’un quilo de pes, suporten l’exposició al foc prolongat, al pas d’un tanc per sobre sense deformar-se, i ara, als projectils. La resta de pilots s’ho farà en breu, ja que serà obligatori quan les tres marques els tinguin disponibles. Per això, per ara, la FIA l’ha valorat com "altament recomanable".

 Estructura del Zylon

Casc reforçat amb Zylon a la visera

 Imatge de fibres Zylon

          

Aleix Nogué

Harun Ruiz 

1er Batxillerat B

Mariona pla i Estefania Rubio

NITINOL

El Nitinol és un metall format per l’aliatge de níquel i titani, que presenta unes propietats estranyes respecte als altres aliatges.

Va començar a ser utilitzat en aplicacions sanitàries, a partir del 1962. La memòria de forma es dona quan, després d’una deformació plàstica, el material recupera la seva forma després d’un escalfament suau.

La seva recuperació de la forma original és pràctica, per la reparació d’algun ós o múscul, o també petites artèries.

EL Nitinol es pot aplicar en:

1.    Sistemes d’aproximació d’ossos per reparar fractures (AnsonMedical, UK)

2.    Materials súper (instruments mèdics)

3.    Termòstats i vàlvules de control

4.    Actuadors mecànics

5.    Unions en canalitzacions de submarins i conduccions submarines

6.    En Odontologia, tant en Endodòncia els instruments permeten major control en conductes radiculars corbs, com en Ortodòncia els arcs que recuperen la forma d’arcada a l’escalfarà a la cavitat oral.

En els vídeos següents podem veure dos exemples del nitinol.

http://www.youtube.com/watch?v=Y7jjqXh7bB4&feature=player_embedded

http://www.youtube.com/watch?v=proQVrJMPvk&feature=player_embedded

Músculs artificials

Actualment s'experimenta molt amb materials relacionats amb els nanotubs de carboni o el grafé. Unes de les aplicacions són a l'espai exterior, els panells solars o els músculs artificials.

Els músculs artificials són estructures de nanotubs de carboni enllaçats de manera que a través de petits impulsos elèctrics aconsegeixin un moviment contractular com el dels músculs del nostre cos. Però si comparem la seva capacitat de contracció, la força específica i la seva capacitat d'actuació obtenim que els músculs artificials:

1. Es contrauen fins a un 220% ( els múscul humà es contru entre un 20 % i un 40%)

2.Al estar basats en aerogel de carboni, són molt poc densos i aixó comporta una força específica molt alta.

3.Al contraures amb l'impuls elèctric tenen una densitat 10 vegades menor a la de l'aire.

4. Tenen un ventall d'actuació molt ampli. (0º-1873º K)

El grafè és un material (en fase de desenvolupament) que està entre un metall i un semiconductor format per una xarxa bidimensional d’àtoms de carboni col·locats en forma d’una malla hexagonal. Té a tots els científics impresionats, ja que les seves propietats són espectaculars. Aquestes propietats són: major duresa que el diamant, molt elàstic, impermeable i transparent. També té una alta conductivitat, tant térmica com elèctrica, té una resistència major que la de l’acer i també és capaç de processar la informació molt ràpidament. És molt lleuger i flexible i consumeix menys electricitat que el silici. Els àtoms d’heli no poden traspassar aquest material. És un material que es va descobrir fa poc i gràcies a aquest descobriment, Andre Geim i Konstantin Novoselov van aconsiguir el premi Nobel del 2010.

Aquest fantàstic material permetrà fabricar des de dispositius electrònics amb pantalles flexibles, que permetran veure la imatge en tres dimensions a bateries ultraràpides a panels solars sense oblidar les seves aplicacions en alguns sectors com l’aeronàutica (satèl·lits), en la fabricació d’alguns cotxes, i la medicina (músculs de grafè), entre d’altres.

La paraula nanotub prové de les paraules “nano”, prefix que significa 10-9, que vol dir 1.000.000.000 de vegades més petit que un metre i “tub”, que fa referència a la forma de l’estructura tubular (10.000 cops més petit que el diàmetre d’un cabell). Depenen de la secció del nanotub, té unes propietats o unes altres i és per això que és molt difícil estudiar-lo i desenvolupar-lo amb completa seguretat, ja fa unes dues dècades.

Els nanotubs són les fibres més resistents conegudes fins ara, ja que són entre 10 i 100 vegades més fortes que l’acer. Tenen una major conductivitat de l’electricitat, que flueix uns cent cops millor que en els cables de coure.

Poden ser d’una capa (single wall nanotubes) o multicapa (multiple wall nanotubes); només depèn del número de làmines de carboni que es facin servir.

Les seves utilitats són diverses: s’està mirant d’utilitzar-los per a la lluita contra el càncer de manera que s’introdueixen a les cèl·lules cancerígenes, previament escalfats amb raigos infrarrojos, cremant-les fins al punt de destruir-les i tot sense danyar les cèl·lules sanes; hi ha alguns televisors de la marca Samsung que tenen nanotubs, que milloren la qualitat i la rapidesa de la imatge i fins i tot, en un futur proper, es podria desalinitzar una part de l’aigua dels mars i els oceans per potabilitzar-la en temps de sequeres.

EL NITINOL

"Nitinol" (combinar les lletres de Níquel, Titani i Naval Ordenance Laboratory.)
El nitinol és la mescla dels elements químics següents: Níquel i Titani.
Té les propietats de tornar a la seva forma original a causa de la transformació martensítica termoplàstica entre una fase austenítica i una fase martensítica, és de gran flexibilitat, té biocompatibilitat amb l'ésser humà i no és corrosiu.

És utilitzat en odontologia (brakets), medicina (stents, pròtesis cardiovasculars), robòtica etc.
Al 1932 un investigador suís anomenat Arne Olander observa aquest canvi de forma en un aliatge d'or amb cadmi.
Al 1950 L. C. Chang i T.A. Read, a la universitat de Columbia a Nova York, van utilitzar raig X per estudiar l'estructura cristal · lina de l'aliatge. Malgrat tot, no va sortir al mercat a causa de l’elevat preu dels components de l’aliatge.
Al 1961, mentre investigaven aliatges resistent a les corrosió per a embarcacions, un equip dirigit per William Beuhler, en l'US Naval Ordenance Laboratory (NOL) van trobar aquest mateix efecte en un aliatge de níquel amb titani. Durant els 60s i 70s, va començar a produir comercialment en moltes formes diferents: làmines, filferro, cintes, discos i van començar per fi a aparèixer multitud d'aplicacions comercials per a aquestes.

Aplicacions:
● Sistemes d'aproximació d'ossos per reparar fractures (Anson Medical, UK)
● Materials súper (instruments mèdics)
● Termòstats i vàlvules de control
● Unions en canalitzacions de submarins i conduccions submarines
● Actuadors mecànics
● En Odontologia, tant en Endodòncia els instruments permeten més control en
conductes radiculars corbs, com en Ortodòncia els arcs que recuperen la forma de

arcada l'escalfar a la cavitat oral.nitinol.

 

Demostració efecte nitinol

Teixits intel·ligents

Són teixits que poden sentir i reaccionar davant dels estímuls de l'entorn. Aquests estímuls poden ser tant mecànics, tèrmics, químics, magnètics, elèctrics, cardiovasculars, etc.
Són teixits que han estat dissenyats per a respondre una situació específica d'una manera totalment determinada. No s'ha inventat cap tipus de “cervell” per saber com respondre als estímuls rebuts, simplement han estat “programats” per tal de poder donar una resposta controlada a la situació plantejada; que pot ser, per exemple, canviar de color en funció de la temperatura o conduir electricitat si s'aplica pressió en un punt determinat del teixit.
Depenent de la seva funcionalitat, els teixits intel·ligents es poden classificar en tres categories:
1- Passiu Intel·ligent: inclouen tots els teixits desenvolupats en la primera generació, els quals només poden captar estímuls o condicions medi ambientals.

2-Actiu Intel·ligent : comprenen els teixits intel·ligents de segona generació. És a dir, amb activadors i sensors,  són capaços de detectar una situació determinada i actuar. Els activadors actuen en funció de la senyal detectada . Aquests articles són els que tenen memòria de forma camaleònics, resistents a l'aigua i permeables al vapor, emmagatzemades de calor, reguladors de temperatura, absorbeixen vapor, vestits escalfats elèctricament.

3- Ultra Intel·ligent: són la tercera generació. Aquests teixits poden captar, reaccionar i adaptar-se als estímuls o condicions ambientals. Incorporen una unitat que funciona com a "cervell" la qual disposa de capacitats cognitives per a raonar i activar.
Un exemple és teixit intel·ligent ajuda a diagnosticar l'estat de salut - Investigadors de la Universitat Rovira i Virgili (URV) han desenvolupat un teixit intel·ligent que diagnostica l'estat de la salut de la persona que el vesteix. Ho fa gràcies a un tint de nanotubs de carboni que converteix a la peça de roba en un conductor elèctric capaç de detectar substàncies químiques presents en fluids corporals (com suor o orina).- L’investigador Francisco Andrade, del grup d'investigació de Quimiometria, Cualimetria i Nanosensors, lidera aquest projecte que converteix les fibres tèxtils en detectors de substàncies químiques i aporten dades sobre l'estat de salut, amb aplicacions també per a usos esportius.
El teixit banyat en un tint de nanotubs de carboni detecta les substàncies químiques presents en fluids corporals (com suor o orina) i les transforma en senyals elèctrics que es bolquen en un ordinador o en qualsevol dispositiu mòbil intel·ligent perquè les interpreti el metge o el propi usuari.