Química General

Otros materiales modernos

Superconductividad y cerámicos superconductores

La capacidad de algunas sustancias de permitir el paso de electrones sin ningún tipo de obstáculo o fricción se conoce como superconductividad. En 1911 se descubrió que cuando el mercurio (con símbolo químico Hg) se enfría a una temperatura muy baja alrededor de los 4.2 K presenta una resistencia al flujo de electrones casi nula. Esta temperatura a la cual los materiales comienzan a comportarse como superconductores se le denomina como temperatura de transición superconductora y generalmente tienen valores muy pequeños. Por esta razón el uso de materiales superconductores en aparatos que utilizamos en nuestra vida diaria ha sido limitado. Sin embargo, debido a los grandes beneficios que traerían al mundo el uso de un material superconductor a una temperatura más elevada (costos más bajos en abastecimiento de corriente eléctrica, chips electrónicos más pequeños, etc.) aún siguen habiendo investigaciones al respecto; en 1986 Bednorz y Müller descubrieron un óxido cerámico que se comportaba como superconductor a una temperatura relativamente alta de 30 K. Posteriormente se confirmó la aparición del fenómeno en otro óxido cerámico de itrio, bario y cobre a una temperatura de 95 K.

Películas delgadas

Generalmente una película delgada tiene un grosor que va de 0.1 a 300 micrómetros. Para que una película de este tipo sea útil debe reunir las siguientes características:

  • No debe reaccionar con el entorno con el que va a interactuar durante su uso. Esto quiere decir que sea químicamente estable.
  • También debe estar adherida fuertemente al sustrato.
  • Al ser una capa sumamente delgada, debe ser lo más uniforme posible.
  • Su composición química debe ser controlada y/o mantener un alto grado de pureza.
  • En resumen, debe tener muy pocas imperfecciones tanto en su superficie como en su composición.

De forma general, las películas delgadas se usan en su mayoría como recubrimientos como por ejemplo, los anteojos con capa antireflejante y el cromado de algunos artículos; también se utilizan como conductores, resistores y condensadores.

Existen varias maneras formar películas delgadas entre las que se encuentran:

  • Depositación al vacío. Este método consiste en calentar el material que se quiere depositar dentro de una cámara de alto vacío para que se vaporice. Los materiales que se utilizan por medio de esta técnica deben mantener su naturaleza química mientras están siendo vaporizadas. Posterior mente las partículas del vapor avanzan en línea recta hasta adherirse al sustrato.
  • Depositación electrónica. La depostación electrónica desprende las partículas de un objetivo para después adherirlas al sustrato mediante el uso de un alto voltaje. Generalmente esta técnica se utiliza con metales como el silicio, titanio, aluminio, oro, plata, entre otros.

Materiales compuestos – fibras

Todos los materiales se clasifican en cuatro grandes categorías: metales, cerámicos, polímeros y compuestos. Como hemos ya visto en post anteriores los metales se caracterizan por ser excelentes conductores de la electricidad y el calor; y los cerámicos por su dureza y por su capacidad de mantener su integridad física y muchas de sus propiedades a temperaturas muy altas; los polímeros por ser baratos y por ser de uso muy común. La última categoría que corresponde a los materiales compuestos, se refiere a aquellos que resultan de la mezcla de dos o más tipos de materiales ya que esto les concede excelentes propiedades mecánicas. Un ejemplo muy claro son las fibras de carbono y vidrio las cuales tienen muy buenas propiedades y se utilizan en automóviles, aviones, bicicletas, etcétera. Las fibras están catalogadas como materiales compuestos ya que para unirlas se utilizan resinas poliméricas. Hay diferentes formas de producir las fibras:

  • Por capas. Con esta técnica se recubre el objeto o el molde con una capa de algún tipo de fibra para después recubrir esa capa con resina, se añade otra capa,  se vuelve a recubrir de resina y el proceso se repite hasta tener el grosor deseado.
  • Espreado. Previamente se deben cortar las fibras para reducir de manera considerable el tamaño de los filamentos. Después las fibras se introducen en un aparato o bomba que sea capaz de esparcir las fibras en forma de spray sobre el molde u objeto a recubrir y se aplica la resina de manera similar al proceso por capas.

En la producción de fibras es muy común el uso de maquinaria utilizada en la industria textil.

Referencias

  1. Brown Theodre L., y cols. Química. La ciencia central. PEARSON Educación, México, 2004. Pág. 56 ISBN 970-26-0468-0