Ciencia y tecnología de los materiales

Ciencia y tecnología de los materiales
Introducción.

La ciencia e ingeniería de los materiales están íntimamente ligadas ya que el conocimiento y procesos de fabricación de los materiales, posibilita la conversión de los mismos para su uso industrial.

Hasta hace relativamente poco tiempo el material de interés tecnológico era el metal, los cuales han perdido parte de hegemonía a favor demateriales tradicionales, cerámicos, compuestos y poliméricos gracias a las nuevas tecnologías de fabricación.

Estas mismas tecnologías posibilitan la fabricación de materiales compuestos y evolución de nuevos materiales. Existe dos posibilidades para la síntesis de un nuevo material, tratar de encontrar otros materiales haciendo composiciones con los mismos o utilizar nuevas técnicas paravariar los existentes. La aparición de nuevos materiales no debe suponer el desprecio por los materiales tradicionales.

Clasificación de los materiales.

Se hace necesario clasificar los materiales en función de sus propiedades, para determinar las tendencias de uso.

Tradicionalmente los materiales se han dividido en estructurales o funcionales aunque esta clasificación no está perfectamentedelimitada.

Materiales estructurales.

Son aquellos basados en sus propiedades mecánicas para su uso, siendo los más importantes tanto en volumen de producción como desde el punto de vista económico.

Metales.

El estudio de los metales constituye una rama científica llamada metalurgia. Esta se divide en dos grandes áreas Férreos y no Férreos. Hay día sigue siendo la rama más importantedentro de los materiales estructurales dado las propiedades de los metales que le confieren características únicas. Estas propiedades se basan en el enlace atómico, estructura cristalina que le confiere altos valores de rigidez y resistencia mecánica.

Cerámicas técnicas.

Su base suele ser elementos inorgánicos de estructura cristalina que pueden ser óxidos, carburos, silicatos, etc.,utilizándose tanto como materiales estructurales como funcionales (magnetismo, electrónica ...). Sus propiedades le confieren de un amplio campo de posibles aplicaciones.

Ventajas:

Estabilidad a alta temperatura, alta resistencia frente a esfuerzos de compresión, excelente dureza, resistencia a la corrosión, poco peso específico, amplia gama de conductividades térmicas y eléctricas.

Desventajas:Alto costo, fragilidad, poca resistencia a cambios bruscos de temperatura.

Polímeros.

Son los materiales que poseen mayor desarrollo potencial. Se han fabricado polímeros con una resistencia específica mayor que el acero y otros con una conductividad mas alta que la del cobre. Su estructura está basada en unas moléculas muy largas que se unen mediante enlace covalente. En general lospolímeros son menos rígidos y resistentes que los metales pero son suficientes para muchas aplicaciones.

Materiales compuestos.

Un material compuesto consta de al menos dos materiales diferentes.

En estos materiales el componente mayoritario hace de matriz y el minoritario de reforzante. Según la matriz los materiales compuestos pueden ser de matriz polimérica, metálica o cerámica. Dependiendo enla forma y distribución del reforzante pueden ser de refuerzo continuo o discontinuo. Los materiales compuestos de matriz polimérica son los de mayor demanda y más desarrollo tecnológico.

Materiales funcionales.

Son aquellos que se utilizan según sus propiedades funcionales como propiedades químicas, magnéticas y optoelectrónicas. Su precio suele ser alto y su uso y clasificación sonmúltiples, aunque se puede dar una clasificación muy general:

Los basados en propiedades químicas: anticorrosivos, reactivos, etc.

Los basados en propiedades magnéticas: altavoces, radios, etc.

Los basados en propiedades optoelectrónica: semiconductores (silicio), ordenadores.

Competencia y líneas futuras.

La aparición de nuevos materiales lleva implícito un ciclo con varias etapas...