Introducción a la ciencia de los materiales para ingenieros pearson
Los polímeros se han convertido en una parte indisociable de nuestra vida cotidiana. ¿Se imagina la vida en el mundo sin productos poliméricos? Sin embargo, el cociente de sensibilización tiende a estar en el lado inferior. Esto puede mejorarse mediante cursos específicos diseñados a tal efecto.
Los recientes desarrollos de la tecnología de polímeros han revolucionado el campo de la ciencia de los materiales, aumentando el uso de sustancias basadas en polímeros, desde materiales de construcción hasta materiales de embalaje, artículos de decoración de fantasía, ingeniería eléctrica, comunicaciones, automóviles, aviones, etc.
La tecnología de los polímeros se ha hecho un hueco en los campos de la electrónica y los materiales eléctricos, los textiles, la industria aeroespacial, la industria del automóvil, etc. Ha sido capaz de adaptar las necesidades de la industria a las especificaciones proporcionadas.
El curso tiene como objetivo proporcionar a los estudiantes una profunda formación sobre las actividades educativas e industriales con un énfasis especial en el concepto de procesamiento avanzado, el diseño, el desarrollo, el diseño de plantas asistidas por ordenador, la tecnología de fabricación, el procesamiento de polímeros y la ingeniería de polimerización, etc. Estas áreas se han destacado por representar las necesidades de la industria.
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Como campo de estudio, la Tecnología de Polímeros no es muy conocida entre los futuros estudiantes, pero tiene un gran potencial de empleo. Por ello, a menudo ocurre que los estudiantes entran en el campo de los polímeros desde áreas como la Química Analítica o la Ingeniería y tienen que reciclarse para funcionar eficazmente en el entorno de los polímeros. La química constituye la base y el punto de partida de la tecnología de polímeros, pero también se apoya en otras áreas de estudio científicas como la ingeniería y la fabricación.
Existen oportunidades en la producción y la gestión de la producción de artículos manufacturados, como neumáticos, artículos de plástico moldeados, pinturas, etc. Los tecnólogos de polímeros también se encuentran en las divisiones técnicas de las empresas donde se diseñan los productos manufacturados y las mezclas de polímeros para producirlos.
El control de calidad en la fabricación de los artículos mencionados es otra oportunidad. La resolución de problemas, la investigación y el trabajo de consulta utilizando, entre otras habilidades, técnicas analíticas para el análisis de polímeros, son otras oportunidades.
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Las cadenas de polímeros se interpenetran entre sí cuando se disuelven en un disolvente. En esta imagen, la botella contiene una solución polimérica muy viscosa hecha con sólo un 2% de poli(óxido de etileno) de alto peso molecular disuelto en un 98% de agua. Un polímero de alto peso molecular puede tener entre 10.000 y 100.000 monómeros.
No se trata de arte abstracto ni de un extraño patrón de papel pintado… estas formas están formadas por el autoensamblaje de una fina película de un copolímero en bloque, una de las clases de polímeros que contienen grupos (o “bloques”) de diferentes moléculas de monómero unidas de extremo a extremo. Las zonas negras representan fosas o puntos bajos en la película. Diseñados por el grupo de investigación del profesor del MSE Robert M. Briber en colaboración con el NIST, estos polímeros pueden utilizarse para crear patrones que servirían de plantillas en la fabricación de electrónica a nano o microescala.
Bola “feliz”, bola “triste” – Estas dos bolas tienen el mismo aspecto, pero no se comportan de la misma manera. Cuando se deja caer, la bola “feliz” rebota, mientras que la “triste” no lo hace. Esto se debe a que la pelota “feliz” está hecha de neopreno, un polímero elástico, y la pelota “triste” está hecha de polinorboreno, un material polimérico diseñado para absorber energía. La pelota de polinorboreno absorbe el impacto cuando golpea una superficie, haciendo que “caiga como una piedra”. Materiales como el polinorboreno podrían utilizarse en el calzado deportivo para absorber la energía al correr o saltar, evitando el impacto en el pie o la pierna.
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Un separador es una membrana permeable colocada entre el ánodo y el cátodo de una batería. La función principal de un separador es mantener los dos electrodos separados para evitar cortocircuitos eléctricos y, al mismo tiempo, permitir el transporte de portadores de carga iónicos que son necesarios para cerrar el circuito durante el paso de la corriente en una celda electroquímica[1].
Los separadores son componentes críticos en las baterías de electrolito líquido. Un separador suele consistir en una membrana polimérica que forma una capa microporosa. Debe ser química y electroquímicamente estable con respecto a los materiales del electrolito y del electrodo y mecánicamente lo suficientemente fuerte como para soportar la alta tensión durante la construcción de la batería. Son importantes para las baterías porque su estructura y propiedades afectan considerablemente al rendimiento de la batería, incluidas las densidades de energía y potencia, la duración del ciclo y la seguridad[2].
A diferencia de muchas formas de tecnología, los separadores de polímero no se desarrollaron específicamente para las baterías. En su lugar, fueron derivaciones de tecnologías existentes, por lo que la mayoría no están optimizados para los sistemas en los que se utilizan. Aunque esto pueda parecer desfavorable, la mayoría de los separadores de polímero pueden producirse en masa a bajo coste, porque se basan en formas de tecnologías existentes[3] Yoshino y sus colaboradores de Asahi Kasei los desarrollaron por primera vez para un prototipo de baterías secundarias de iones de litio (LIB) en 1983.