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MATERIALES INGENIERILES: LOS MATERIALES QUE USAN LOS INGENIEROS
(Publicado por primera vez en: Revista Universitaria-UABC, No. 44, octubre-diciembre 2003)
Guadalupe Lydia Alvarez Camacho
Instituto de Ingeniería, UABC
Jesús M. Siqueiros Beltrones
Centro de Ciencias de la Materia Condensada, UNAM
Ilustraciones: Ernesto Santillán
Introducción
El progreso tecnológico se encuentraestrechamente unido al desarrollo de nuevos materiales.
Tan es así que clasificaciones como Edad de Piedra y Edad de Hierro se basan en el material
principal con que se fabricaban utensilios y herramientas en un periodo histórico determinado.
Con el paso del tiempo, la cantidad de materiales disponibles ha ido en aumento. Con el
advenimiento de la Revolución Industrial, las máquinas empezaron a ser labase de una nueva
economía y esto sigue siendo así hasta nuestros días. Sin embargo, en años recientes las
máquinas han sufrido un cambio cualitativo como también lo han sufrido los materiales de
interés. Hasta el siglo XIX lo más importante en un material eran sus propiedades mecánicas.
Hoy en día, la tecnología electrónica que ha transformado el mundo ha llevado el interés
fundamental a laspropiedades electrónicas.
Las propiedades mecánicas de los materiales nos indican qué tan bien soporta un material
las fuerzas que se aplican sobre él. A nivel microscópico, estas propiedades son originadas por la
forma en que los átomos de un material se enlazan entre sí. En cambio, las propiedades
electrónicas de los materiales son originadas por la forma en que los electrones de un materialreaccionan frente a una excitación. Entre éstas se clasifican las propiedades eléctricas,
magnéticas, ópticas y térmicas, es decir, aquéllas que tienen que ver con los campos eléctricos,
magnéticos, electromagnéticos y con el calor. Debe aclararse que el clasificar las propiedades
térmicas dentro de las propiedades electrónicas puede ser cuestionable. Como se verá más
adelante, no siempre escierto que las propiedades térmicas estén relacionadas exclusivamente
con el comportamiento de los electrones.
La elección de materiales de acuerdo a sus propiedades mecánicas se remonta a los
principios de la historia. No obstante, el interés no ha decrecido en lo más mínimo. Cuando
nuestros antepasados elegían la piedra como el material con que fabricarían puntas de flecha no
estabanhaciendo algo muy diferente que el ingeniero que hoy en día elige el material con el que
se fabricará el chasís de una nave espacial. La selección de acuerdo a las propiedades
electrónicas tuvo, por el contrario, una aparición relativamente reciente. La gran variedad de
dispositivos que han transformado nuestra forma de concebir el mundo, no existiría si no fuera
por el descubrimiento y el dominio delas propiedades electrónicas.
Las propiedades de los materiales son tantas que sería imposible describir cada una de
ellas con claridad. Por esto, a continuación, se dará una breve explicación de las más destacadas,
sin que esto implique que el análisis sea exhaustivo. Después se hará una breve revisión de
algunas de las categorías de materiales más importantes.

Dureza y tenacidad
Losconceptos de dureza (hardness) y tenacidad (toughness) son muy fácilmente confundidos a
pesar de que tienen significados completamente diferentes. El diamante es el material más duro
que existe y sin embargo, no es el más tenaz: si se le da un martillazo se romperá en pedazos,
aunque el acero del martillo sea menos duro. Las varillas metálicas que sostienen las
edificaciones son muchísimo mástenaces que el diamante, el diamante no podría reemplazarlas
aún cuando su dureza sea mucho mayor.

Figura 1: Resulta sorprendente que un material duro pueda ser roto por uno menos duro. La ciencia de
materiales puede explicar este fenómeno.

La dureza se relaciona con la capacidad que tiene un material de soportar esfuerzos sin
deformarse permanentemente. Hay diversas formas de medir la...