Carta a un joven ingeniero

Cristales imperfectos puntual
Uno de los apartados de mayor relevancia en el estudio de la formación de materiales cristalinos es el estudio de las imperfecciones o defectos. Las imperfecciones que se presentan en los materiales con estructura cristalina modifican las propiedades del material, resultando de vital importancia su análisis para tener un modelo adecuado de comportamiento de laspiezas que utilicemos.
Los defectos cristalinos se dividen en tres grupos en función de sus geometrías: puntuales, lineales o superficiales. Cada uno de estos grupos incluye distintas variantes con orígenes y efectos particulares sobre cada material, constituyendo en conjunto, un amplio campo de investigación.
La comprensión profunda del comportamiento de los materiales es absolutamenteimprescindible para un ingeniero, no solo por motivos de seguridad, sino por razones de optimización de funcionamiento y económicas. En la asignatura de Tecnología de Materiales, se nos ofrece una aproximación al estudio de las imperfecciones en los cristales, que quiero complementar con esta entrada.

Los defectos superficiales son los límites o bordes o planos que dividen un material en regiones, cada unade las cuales tiene la misma estructura cristalina pero diferente orientación.
SUPERFICIE EXTERNA
Las dimensiones exteriores del material representan superficies en las cuales la red termina abruptamente. Los átomos de la superficie no estan enlazados al número máximo de vecinos que deberían tener y por lo tanto, esos átomos tienen mayor estado energético que los átomos de las posicionesinternas. Los enlaces de esos átomos supericials que no estan satisfechos dan lugar a una energía superficial, expresada en unidades de energía por unidad de área (J/m2 o Erg/cm2). Además la superficie del material puede ser rugosa, puede contener pequeñas muescas y puede ser mucho mas reactiva que el resto del material.
BORDES DE GRANO
Se puede definir como la superficie que separa los granosindividuales de diferentes orientaciones cristalográficas en materiales policristalinos.
El límite de grano es una zona estrecha en la cual los átomos no están uniformemente separados, o sea que hay átomos que están muy juntos causando una compresión, mientras que otros están separados causando tensión. De cualquier forma los limites de grano son áreas de alta energía y hace de esta región una masfavorable para la nucleación y el crecimiento de precipitados
MACLAS
Una macla es un tipo especial de límite de grano en el cual los átomos de un lado del límite están localizados en una posición que es la imagen especular de los átomos del otro lado.
1.3.4 Importancia de los defectos
Los defectos que aparecen en los materiales, como una grieta, pueden ser responsables de múltiplesproblemas, desde fallos en un microchip a terremotos. Ingenieros del MIT han desarrollado un modelo que predice el lugar de origen del defecto, sus características iniciales y cómo empieza a avanzar a través del material.
El modelo podría ser especialmente útil en nanotecnología, ya que, como dice Subra Suresh, uno de los responsables de las investigaciones, a medida que los dispositivos se hacen más ymás pequeños, se hace más importante entender los fenómenos que producen los defectos en ellos. Una aparentemente minúscula dislocación (un pequeño desorden en la configuración de los átomos dentro del material), o una grieta, pueden comprometer de forma drástica el rendimiento del sistema.
Suresh y sus colegas Ju Li, Krystyn J. Van Vliet, Ting Zhu y Sidney Yip, han logrado con su modelo unpaso adelante importante hacia la comprensión del extraño mundo de los defectos en los materiales. Descrito en la revista Nature, proporciona una capacidad de predicción aplicable a diferentes escalas. Así, puede ser utilizado no sólo para predecir los defectos entre átomos, sino también para el deslizamiento entre placas tectónicas, un fenómeno tras el cual se ocultan los terremotos.
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