Los nuevos materiales: 2013

jueves, 28 de febrero de 2013

CATOMOS Y CLAYTRONICS

DEFINICIÓN:

Claytronics es un concepto que combina en un futuro la nanoescala robótica y la informática para crear cada escala nanométrica ordenadores llamados átomos claytronic o catoms, que pueden interactuar entre sí para formar objetos 3-D que el usuario puede interactuar. Esta idea es más ampliamente conocido como la materia programable . Claytronics tiene el potencial de afectar en gran medida muchas áreas de la vida diaria, tales como las telecomunicaciones, las interfaces persona-ordenador, y el entretenimiento.

En palabras de los investigadores se define como:"El fin del proyecto claytronics es entender y desarrollar el hardware y software necesario para crear material que pueda ser programado para crear formas tridimensionales dinámicas que puedan interactuar con el mundo físico y tomar visualmente una apariencia arbitraria. Claytronics se refiere a un conjunto de componentes individuales, llamados catomos - por átomos claytronic - que pueden moverse en tres dimensiones (en relación a otros catomos), adherirse a otros catomos para mantener una forma 3D, y procesar información de su estado (con posible apoyo de otros catomos en el conjunto). Cada catomo contiene un CPU, almacenamiento de energía, un dispositivo de red, un dispositivo de video, uno o más sensores, un medio de locomoción, y un mecanismo para adherirse a otros catomos".

ESTUDIOS Y AVANCES EN ESTE CAMPO

En 2005, los esfuerzos de investigación para desarrollar un concepto de hardware tuvieron éxito en la escala de milímetros, la creación de prototipos cilíndricos 44 milímetros de diámetro que interactúan entre sí a través de atracción electromagnética. Sus experimentos ayudado a los investigadores verificar la relación entre la masa y la fuerza potencial entre objetos como "una reducción de 10-veces en el tamaño, que debería traducirse en un aumento de 100 veces en la fuerza relativa a la masa".

Los avances en la nanotecnología y la computación necesario para claytonics se convierta en realidad son posibles, pero los desafíos a superar son enormes y requieren gran innovación.

En una entrevista, diciembre de 2008, Jason Campbell, investigador principal de Intel Labs Pittsburgh, dijo, "mis estimaciones de cuánto tiempo va a tomar han ido desde los 50 años hasta años sólo un par más. Eso ha cambiado a lo largo de los cuatro años He estado trabajando en el proyecto ".

CÓMO FUNCIONAN ESTOS PEQUEÑOS DISPOSITIVOS

Fundamentalmente, los catomos consisten de una CPU , un dispositivo de red para la comunicación, un único píxel de visualización, varios sensores, una batería de a bordo, y un medio para adherirse unas a otras.

OBJETIVOS

Organizar toda la comunicación y las acciones entre millones de catomos escala sub-milimétricas requiere el desarrollo de algoritmos avanzados y lenguajes de programación.

ELEMENTOS NECESARIOS PARA EL CORRECTO FUNCIONAMIENTO DE LOS CATOMOS

Meld, un lenguaje de programación diseñado originalmente para redes superpuestas . Mediante el uso de la programación lógica, el código para un conjunto de robots se puede escribir desde una perspectiva global, lo que permite al programador concentrarse en el rendimiento global de la matriz Claytronics en lugar de escribir las instrucciones individuales para cada uno de los miles de millones de catomos en el conjunto. Esto simplifica enormemente el proceso de pensamiento para programar el movimiento de una matriz Claytronics.

LDP es un reactivo de programación del lenguaje. Se ha utilizado para activar la depuración en la investigación anterior. Un programa que se dirige a un módulo de tamaño fijo en lugar de todo el conjunto permite a los programadores para operar la matriz claytronic con más frecuencia y de manera eficiente. LDP proporciona además un medio de modelos distribuidos.

Watchpoints Distribuidos
Errores de funcionamiento de los miles de millones de catomos individuales son difíciles de detectar y depurar, por lo tanto, Claytronics exige un proceso dinámico y auto-dirigida para la identificación y depuración de errores. Claytronics investigadores han desarrollado un enfoque a nivel de algoritmo para la detección y corrección de errores pasados por alto por técnicas de depuración más convencionales. Este enfoque proporciona una manera sencilla y conjunto muy descriptivo de reglas para evaluar las condiciones distribuidos y resulta eficaz en la detección de errores.
Algoritmos

Dos clases importantes de algoritmos están esculpiendo la forma y algoritmos de localización. El objetivo último de la investigación es la creación de Claytronics con movimiento dinámico en tres dimensiones. Todas las investigaciones sobre el movimiento de los catomos, actuación colectiva y la planificación de movimientos jerárquicos requieren algoritmos forma de escultura para convertir los catomos en la estructura necesaria, lo que dará fortaleza estructural y movimiento fluido al conjunto dinámico. Mientras tanto, los algoritmos de localización permiten localizar sus posiciones en un conjunto.Un algoritmo de localización debería proporcionar un conocimiento preciso relacional de los catomos.

FUTURAS APLICACIONES

VIDEOS Y ALGÚN ASPECTO A RESALTAR

Los tres vídeos nos hacen un gran resumen de lo que he explicado anteriormente. son un resumen de lo que son los Claytronics y sus principales usos.Puede que la entrada sea larga, pero era difícil de explicar. Espero que estos vídeos os sirvan para entender todo lo que anteriormente pudiera quedar en duda.

BIBLIOGRAFÍA

LOS BIOMATERIALES Adrian Garrote Bernal

Buscan replicar o mimetizar los procesos y materiales biológicos, tanto orgánicos como inorgánicos, para aplicarlos en el desarrollo de huesos, tejidos y músculos artificiales biocompatibles.

En biomedicina se emplean en áreas de prevención, diagnóstico y fármacos. Buscan replicar o mimetizar los procesos y materiales biológicos, tanto orgánicos como inorgánicos, para aplicarlos en el desarrollo de huesos, tejidos y músculos artificiales biocompatibles.

Se pueden definir como materiales biológicos comunes como la piel, madera, o cualquier elemento que pueda sustituir la función de los tejidos o de los órganos vivos. Vamos que un biomaterial es una sustancia farmacológica e inerte diseñada para ser implantada o incorporada dentro del ser vivo.

Los biomateriales pueden ser de origen artificial, (metales, cerámicas, polímeros) o biológico (colágeno, quitina, etc.). Atendiendo a la naturaleza del material artificial con el que se fabrica un implante, se puede establecer una clasificación en materiales cerámicos, metálicos, poliméricos o materiales compuestos.

Los biomateriales poliméricos son ampliamente utilizados en clínicas, en implantes quirúrgicos, como en membranas protectoras, en sistemas de dosificación de fármacos o en cementos óseos acrílicos para soportar cargas.

Biomateriales que favorecen la regeneración ósea

Se estudian dos líneas de productos relacionados con la regeneración ósea.

La primera se trata de péptidos sintéticos que estimulan la regeneración de las encías y el hueso. Ya que en sus investigaciones han descubierto que están implicados en el proceso de biomineralización.
La segunda línea está relacionada con la incorporación de ácidos grasos Omega-3 en la superficie de los implantespermanentes o temporales de titanio para favorecer la oseointegración.

Células óseas creciendo sobre implantes de titanio | Taxt-Lamolle

Estos biomateriales están siendo desarrollados y aunque alguno de estos todavia esta dando fallos en implantes a personas poco a poco la esta tecnología está evolucionando rapidamente.

BIBLIOGRAFIA

http://materiales-industriales.wikispaces.com/NUEVOS+MATERIALES

http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/37/htm/sec_14.htm

http://clickmica.fundaciondescubre.es/conoce/100-preguntas-100-respuestas/8-salud/109-ique-son-los biomateriales

http://www.elmundo.es/elmundo/2009/04/06/baleares/1239036872.html

Youtube

google imagenes

miércoles, 27 de febrero de 2013

Nanotubos

Los nanotubos son estructuras tubulares cuyo diámetro es del tamaño del nanómetro (mil millonésima parte de un metro), actualmente constituyen el producto más importante derivado de la investigación en fullerenes. Los nanotubos se componen de una o varias láminas de grafito u otro material enrolladas sobre sí mismas y existen nanotubos de dos tipos:

Monocapa - un solo tubo
Multicapa - varios tubos metidos uno dentro de otro

Su descubrimiento se dio en el año 2006, en el que en un artículo se describe el origen de los nanotubos de carbono. El descubrimiento de este material creó la "revolución investigativa"; los estudios de nanotubos de carbono, se aceleraron enormemente después de los descubrimientos independientes.

Las principales propiedades de los nanotubos son:

Propiedades electrónicas

Transporta bien la corriente eléctrica
Característica metálica, semiconductora o superconductora

Propiedades mecánicas

Material muy duro
Alta resistencia mecánica
Alta flexibilidad

Propiedades elásticas

Su curvatura les hace aumentar su energía
Inestables
Resistencia a deformaciones

Propiedades térmicas

Alta conductividad térmica

Los principales métodos de producción de los nanotubos son:

Nanotubos para baterías de mayor capacidad

La autonomía es una de las principales limitaciones de las baterías de litio-ion. Ingenieros del MIT han dado con un método para lograr que las baterías tengan hasta diez veces más capacidad que las convencionales. Esto es gracias a los nanotubos ya que según recientes experimentos este material muestra una gran eficacia y estabilidad hasta el punto de que no se ha detectado deterioro del dispositivo tras mil ciclos de carga y descarga por lo que se apunta que las baterías del futuro estarán fabricadas de este material.

Los nanotubos, se "auto-ensamblan" en una estructura unida de manera firme que es porosa por lo que pueden almacenar una gran cantidad de iones de litio, de ahí el aumento de la capacidad de las baterías convencionales.

Con vistas al futuro, el siguiente paso es acelerar el proceso de producción de los nanotubos a utilizar en las baterías que requieren películas más espesas y de mayores dimensiones lo que facilitaría enormemente la inserción de las nuevas baterías en el campo industrial y comercial.

http://portal.sliderocket.com/DAZPW/B9093E37-73EB-4C50-8ACF-0175ACF647C2

Bibliografía

viernes, 8 de febrero de 2013

Fibra de carbono

La fibra de carbono (también llamada oro negro) es una fibra óptica hecha de carbón, constituida por finos filamentos y compuesto principalmente por carbono, cada filamento de carbono es a su vez la unión de miles de fibras de carbono. Se desarrolló inicialmente en la industria aeronáutica en los años 60 pero fruto de la bajada de su precio se ha extendido a otros sectores y actualmente es uno de los materiales más usados para todo tipo de cosas. Este material actualmente se usa en todos los sectores ya que es muy versátil. Sus principales características son:

El proceso de preparación consta de las siguientes etapas:

Hilado de las fibras
Estabilización de las fibras pre-hiladas
Carbonización

También podemos distinguir distintos tipos de fibras de carbono tales como:

Durante la siguiente época Reino Unido se puso a investigar a cerca de ese nuevo material e incluso Rolls Royce le incorporó para fabricar parte de los motores de sus aviones, pero al ver que este material se rompía al chocar con las aves lo desechó y la fibra de carbono cayó en desgracia durante un tiempo.

Fibra de alto módulo de elasticidad
Fibra de alta resistencia a la tracción
Fibra estándar
Fibra de carbono activada
Fibra de carbono crecida en fase de vapor

Hace 30 años el equipo de fórmula 1 creó el primer coche hecho con fibra de carbono. A partir de ese momento los equipos de carreras cambiaron por completo su pensamiento a cerca de la composición de los materiales.

El diseñador de McLaren tuvo la idea de crear un coche de fibra de carbono para competir en carreras, pero este se topó con los fabricantes, pero finalmente McLaren consiguió construir su coche gracias a una compañía estadounidense. Al comienzo los otros equipos se reían de este material pero al ver que el coche ganaba carreras e incluso campeonatos decidieron incorporar la fibra de carbono en sus bólidos y así recuperar el terreno perdido.Actualmente todos los equipos de fórmula 1 usan este material para incrementar tanto la velocidad como la seguridad de sus monoplazas.

Al igual que pasa con la moda, las ideas desarrolladas en la pista de carreras alcanzan con el tiempo la calle y tanto es así que en 1992 Lamborgini y Ferrari utilizaron compuestos de fibra de carbono pero en 2011 Mclaren lanzó un vehículo de carretera compuesto principalmente por este material.

http://portal.sliderocket.com/DAZPW/96494307-F59F-4BA5-922F-98BE916254D5