Ciencia E Ingenieria De Los Materiales

¿Qué es la ciencia e ingeniería de los materiales?

La ciencia e ingeniería de los materiales es un campo interdisciplinario que se ocupa de inventar nuevos materiales y mejorar los ya conocidos, mediante el desarrollo de un conocimiento más profundo de las relaciones entre microestructura, composición, síntesis y procesamiento.

La composición indica la constitución química de un material. La estructura significa una descripción del arreglo atómico, visto con distintos grados de detalle. El termino síntesis indica la manera de fabricar los materiales a partir de elementos naturales o hechos por el hombre. El procesamiento indica el modo en que se conforman los materiales en componentes útiles y para causar cambios en las propiedades de distintos materiales. Una de las funciones más importantes de los científicos e ingenieros en materiales es establecer las relaciones entre las propiedades y el funcionamiento de un material o de un dispositivo, así como la microestructura, la composición y la forma en que el material se sintetizo y se proceso.

En la ingeniería de materiales el enfoque es hacia como convertir o transformar los materiales en dispositivos o estructuras útiles. Uno de los aspectos de la ciencia de materiales es la investigación de la estructura de un material. La estructura de los materiales tiene una influencia profunda en muchas de sus propiedades aun cuando no cambie la composición general. A la estructura en esta escala microscópica se le llama microestructura. Si se puede comprender lo que cambio microscópicamente, se comenzara a descubrir formas para controlar las propiedades del material.

Los científicos encontraron por casualidad que ciertos compuestos cerámicos a base de óxidos de itrio, bario y cobre en realidad pueden conducir la corriente eléctrica, sin ofrecerle resistencia, bajo ciertas condiciones. En este caso, el primer paso fue el descubrimiento del comportamiento superconductor de los materiales cerámicos. Una de las limitaciones que se descubrieron fue que esos materiales solo pueden superconducir a bajas temperaturas. El siguiente paso fue determinar cómo mejorar esos materiales. Por mejorar se entiende la forma como se puede conservar el comportamiento superconductor en esos materiales, a temperaturas cada vez mayores, o como se puede transportar una gran cantidad de corriente a una gran distancia. Esto implica hacer estudios cuidadosos de procesamiento y propiedades estructurales.

Mediante experimentos, los científicos desarrollaron la síntesis controlada de polvos ultra finos con los cuales crear un material cerámico superconductor.

A veces se califican como revolucionarios los descubrimientos de nuevos materiales, fenómenos o dispositivos. Por otra parte, los materiales que han evolucionado durante cierto tiempo pueden tener la misma importancia; a esos materiales se les llama evolucionarios.

Los científicos en materiales se ocupan de

• la composición

• la resistencia

• el peso

• las propiedades de absorción de energía

• la maleabilidad

Clasificación de los materiales.

Hay varias formas de clasificar los materiales. Una de ellas consiste en describir cinco grupos

1. metales y aleaciones

2. cerámicos, vidrios y vitrocerámicos

3. polímeros(plásticos)

4. semiconductores

5. materiales compuestos.

El termino esfuerzo indica una carga o una fuerza por unidad de área. La deformación unitaria se refiere al alargamiento o a un cambio de dimensión, dividido entre la dimensión original. La aplicación del esfuerzo causa la deformación unitaria. Si esa deformación desaparece después de haber quitado la carga o el esfuerzo aplicado, se dice que la deformación es elástica. Si la deformación unitaria permanece después de eliminar el esfuerzo, se dice que la deformación unitaria es plástica.

Metales y aleaciones. Incluyen aceros, aluminio, magnesio, zinc, hierro colado, titanio, cobre y níquel. Tienen buena conductividad eléctrica y térmica. Los metales y aleaciones tienen una resistencia relativamente alta, gran rapidez, ductilidad o formabilidad y buena resistencia a los choques térmicos. Tienen utilidad especial en aplicaciones estructurales o bajo cargas dinámicas.

Cerámicos, vidrios y vritroceramicos. Se pueden definir como materiales cristalinos inorgánicos. Es posible que sean los materiales más naturales. Los cerámicos avanzados son materiales obtenidos refinando cerámicos naturales y con otros procesos especiales. Se usan en sustratos que albergan chips de computadora, sensores y actuadores, capacitores, comunicaciones inalámbricas, bujías de motores, inductores y aislantes eléctricos. Las cerámicas tradicionales se usan para fabricar ladrillos, vajillas, artículos sanitarios, refractarios resistentes al calor y abrasivos. No conducen bien el calor y deben calentarse a temperaturas muy altas para que se fundan. Los cerámicos son resistentes y duros, pero también muy frágiles. Los cerámicos tienen una resistencia excepcional a la compresión.

Vidrio. Es un material amorfo y se obtiene con frecuencia, pero no siempre, de la sílice fundida. El término amorfo se aplica a materiales que no tienen arreglo regular y periódico de sus átomos. Los vidrios también se usan en las casas, automóviles, pantallas de computadoras y de televisión. Al moldear los vidrios y nuclear o formar pequeños cristales dentro de ellos con un proceso térmico especial, se producen materiales llamados vitrocerámicas.

Polímeros. Son materiales orgánicos comunes. Se producen con un proceso llamado polimerización. Entre los materiales poliméricos están el caucho

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