Introduccion A La Ciencia De Los Materiales

INTRODUCCIÓN A LA CIENCIA E INGENIERÍA DE LOS MATERIALES

El hombre, los materiales y la ingeniería han evolucionado en el transcurso del tiempo y continúan haciéndolo. El progreso ha dependido de las mejoras de los materiales con los que se trabaja, por ejemplo el hombre prehistórico estaba limitado con los materiales disponibles en la naturaleza como las piedras, madera, pieles, entre otros, y con el transcurrir del tiempo pasaron a la edad de bronce y hierro, este adelanto no fue de manera uniforme y hasta el momento se conocen limitaciones respecto a los materiales que son obtenidos de la corteza terrestre.

Los materiales son sustancias con lo que algo está compuesto o hecho, la producción y elaboración de estos hasta ser convertidos en productos terminados hacen parte de la economía actual. Dado que estos son tan importantes para la fabricación de productos, los ingenieros deben tener un amplio conocimiento de la estructura interna y propiedades de los materiales, para así reconocer cuales son los más adecuados para cada aplicación y crear métodos eficaces para procesarlos.

Se debe tener siempre presente que la utilización de materiales y los proyectos de ingeniería están en constante cambio y este es acelerado. La búsqueda de materiales es permanente, como por ejemplo los ingenieros mecánicos, requieren de materiales que resistan altas temperaturas para que los motores puedan funcionar con mayor eficacia, los ingenieros eléctricos necesitan de materiales que permitan que los dispositivos electrónicos funcionen a mayores velocidades, los ingenieros aeronáuticos requieren de materiales con mayor relación resistencia- peso. Y así muchas industrias buscan materiales y dispositivos inteligentes para usarlos como detectores y accionadores en sus respectivas aplicaciones.

Los nanomateriales han captado la atención de científicos e ingenieros de todo el mundo, ya que estos poseen novedosas propiedades estructurales, químicas y mecánicas que han abierto nuevas y emocionantes posibilidades en la aplicación de estos materiales a diferentes campos de la ingeniería y la medicina.

CIENCIA E INGENIERIA DE LOS MATERIALES

El conocimiento básico de la estructura interna, las propiedades y la elaboración de materiales son el objetivo principal de la ciencia de los materiales, ya que la ingeniería de los materiales tiene como interés principal el empleo del conocimiento fundamental y aplicado acerca de los materiales. La ciencia de los materiales representa el conocimiento básico y la ingeniería de los materiales representa el conocimiento aplicado. La ciencia y la ingeniería de los materiales forman un puente entre el conocimiento de las ciencias básicas y la disciplina de la ingeniería acerca de loa materiales.

TIPOS DE MATERIALES

La mayoría de los materiales utilizados en ingeniería se dividen en tres grupos que son: materiales metálicos, poliméricos y cerámicos. Además de estos tres tipos de materiales también están los materiales compuestos y los materiales electrónicos.

• Materiales metálicos

Son sustancias inorgánicas compuestas por uno o más elementos metálicos, estos pueden contener algunos elementos no metálicos. El hierro, el cobre, el aluminio, el titanio y el níquel son ejemplos de elementos metálicos, el carbono, nitrógeno y oxígeno, son ejemplos de no metales. Los metales tienen una estructura cristalina en lo que los átomos están dispuestos de manera ordenada, estos son buenos conductores térmicos y eléctricos y algunos de ellos son relativamente resistentes y dúctiles a la temperatura ambiente y presentan alta resistencia.

Los metales y las aleaciones suelen dividirse en dos clases: aleaciones y metales ferrosos que contienen un alto porcentaje de hierro y las aleaciones y metales no ferrosos que carecen de hierro o contienen una cantidad relativamente pequeña de este. Esta distinción entre aleaciones ferrosas y no ferrosas se hace debido al empleo y producción considerablemente mayores de acero y hierros fundidos a comparación de otras aleaciones.

Los científicos e ingenieros especializados en materiales buscan constantemente mejorar las propiedades de las aleaciones actuales y también diseñar y producir nuevas aleaciones con mejores propiedades. Aleaciones metálicas como las de titanio, acero inoxidable y las basadas en cobalto ofrecen gran resistencia, dureza y biocompatibilidad, gracias a sus materiales. Además de mejorar la química y el control de la composición los ingenieros e investigadores también buscan mejorar nuevas técnicas de elaboración de estos materiales.

• Materiales poliméricos.

Por lo general la mayoría de estos metales consta de largas cadenas o redes moleculares que frecuentemente se basan en compuestos orgánicos. Desde un punto de vista de estructura los materiales poliméricos no son cristalinos, aunque algunos constan de mezclas de regiones cristalinas y no cristalinas. La resistencia y la ductilidad de estos materiales varía considerablemente y la mayoría de estos materiales son malos conductores de electricidad y algunos son buenos aislantes.

Por lo general, tiene bajas densidades y temperaturas de ablandamiento o descomposición relativamente bajas. Las industrias proveedoras de polímeros se centran en la creación de mezclas de polímeros con otros polímeros, que son conocidas como aleaciones o mezclas, para ajustarlas a aplicaciones específicas para las cuales ningún otro polímero es adecuado por si solo y además esta creación tiene un menor costo y más confiabilidad.

• Materiales cerámicos

Son materiales inorgánicos formados por elementos metálicos y no metálicos químicamente enlazados entre sí, estos pueden ser cristalinos, no cristalinos o mezclas de ambos. La mayoría de estos tiene una gran dureza y resiste altas temperaturas pero tienden a ser frágiles.

En las últimas décadas se han producido toda una nueva familia de estos materiales cerámicos de óxidos, nitruros y carburos, los cuales tiene mejores propiedades. Estos son llamados cerámicos de ingeniería, cerámicos estructurales o cerámicos avanzados y

...