Caracterizacion De Materiales

Caracterización de Materiales: Propiedades físicas

Propiedades eléctricas: la conducción eléctrica es el resultado del movimiento de los portadores de carga dentro del material.
La conducción eléctrica en los materiales tiene lugar por medio de especies individuales, de escala atómica, denominados portadores de carga.

Con la ley de ohm se puede medir la conductividad eléctrica:

V=IRDonde V es el voltaje en voltios (v), I es la corriente en amperios (A) y R es la resistencia en ohmios (Ω) al paso de la corriente. [1]

El valor de la resistencia depende de la geometría de la muestra: R aumenta con la longitud (l), y disminuye con el área (A), como consecuencia se define una propiedad característica de un determinado material e independiente de la geometría del mismo, laresistividad eléctrica ρ:

ρ=RAl
Las unidades de resistividad son Ω*m, una propiedad de los materiales igualmente útil es el reciproco de la resistividad, la conductividad, σ:

σ=1ρ

Con unidades de Ω-1* m-1, la conductividad será el parámetro mas conveniente para establecer una clasificación eléctrica de los materiales.
La conductividad es el producto de la densidad de portadores de carga(n), la carga de estos (q), y la movilidad de cada portador (µ):

σ=nqµ

Las unidades de n son m-3, la de q el culombio y m2/(V*s)la de µ. La movilidad es la velocidad media de los portadores (velocidad de deriva), ṽ, dividida entre el campo eléctrico, E: [1]

μ= ṽE

A continuación se mostraran algunos materiales con su conductividad eléctrica y resistividad eléctrica a temperatura ambiente.Tabla 1. “Resistividad de materiales” [2]

Propiedades ópticas de los materiales: El comportamiento óptico se relaciona íntimamente con el comportamiento eléctrico. [1]

Imagen 2. “naturaleza ondulatoria de una onda electromagnetica” [1]

Luz Visible: es esa porción del espectro electromagnético que se puede percibir por el ojo humano. [1]

Imagen 2. “Espectro de radiaciónelectromagnética” [1]

Una demostración de la relación de la luz con las características eléctricas y magnéticas es el hecho de que la velocidad de la luz esta relacionada con las dos constantes fundamentales:

C= 1εoμo

Donde ԑo es la constante dieléctrica del vacio y µo es su permeabilidad magnética, como con cualquier onda la frecuencia, v, se relaciona con la longitud de inda, ʎ, y con la velocidadde la onda c, en el caso de ondas de luz: [1]

v=cʎ
Índice de refracción: cuando la luz viaja del aire a un material transparente con un ángulo, los rayos se refractan (cambian su trayectoria), una de las propiedades ópticas es el índice de refracción, n, que se define como: [1]

n=VvacV=sinθisinθr

Donde Vvac es la velocidad de la luz en el vacío (prácticamente igual que en el aire), V esla velocidad de la luz en un material transparente, y θi y θr son los ángulos de incidencia y refracción, respectivamente. [1]

Tabla 2. “Índice de refracción” [2]

Densidad: La densidad de un material esta definida por la relación de masa a volumen para una material, esta definida por: [2]

ρ= mV= Kgm3

Un biomaterial que remplaza un volumen equivalente de tejido puede tener diferentespesos, esto es resultado de las diferentes densidades. En algunas aplicaciones esto puede ser un problema.

A continuación se mostraran densidades de algunos materiales:

Tabla 3. “Diferentes Densidades” [2]

Absorción de rayos X, la habilidad de materiales de absorber rayos X es interesante en un contexto de visibilidad de un objeto implantado en una radiografía. Los rayos X son ondaselectromagnéticas similares a la luz, excepto que su longitud de onda es mucho más corto y su energía mucho más alta. El índice de refracción por rayos X en materia de cualquier tipo es casi una unidad, por consiguiente los rayos X son también doblados o no reflejado en ningún grado de apreciación tanto que ellos interactúan como uno. La absorción esta dada por la ley de beer´s [2]

I=Ioe-αx...