Ciencia De Los Materiales

CIENCIA DE LOS MATERIALES
Introducción Las metas principales de un científico y un ingeniero en materiales son: 1) mejorar los materiales existentes e 2) inventar o descubrir fenómenos que permitan desarrollar materiales, dispositivos y aplicaciones nuevos. Los grandes avances en el campo de la ciencia e ingeniería de materiales se aplican a muchos otros campos de estudio, como por ejemplo laingeniería biomédica, física, química, ingeniería ambiental y tecnología de la información. Una comprensión básica de los materiales y de sus aplicaciones no solo hace mejorar al ingeniero, sino también ayuda en el proceso de diseño de cualquier dispositivo o aplicación que se considere. En la actualidad es importante que los ingenieros comprendan las restricciones del comportamiento de losmateriales para seleccionar el mejor para determinada aplicación. Creemos también que los ingenieros que comprenden detalladamente los conceptos básicos de estructura atómica y molecular, y que conocen qué propiedades de los materiales se presentan para que los procesos sean más eficientes y económicos, tomaran las decisiones adecuadas para desarrollar los mejores productos y aplicaciones. El objetivo deeste curso es motivar a los estudiantes de ingeniería para que deseen estudiar y comprender la ciencia de los materiales, usando los existentes desarrollados actuales en el campo. Un buen ingeniero necesita comprender con detalle y saber cómo aplicar los principios de la ciencia e ingeniería de los materiales.

PARTE 1
Estructura, arreglo y movimiento de los átomos Los materiales se clasificanen cinco (5) grupos principales: metales, cerámicos, polímeros, semiconductores y materiales compuestos. El comportamiento de los materiales de cada uno de esos grupos se determina por su estructura. La estructura electrónica de un átomo determina la naturaleza del enlace atómico, lo cual contribuye a gobernar las propiedades mecánicas y físicas de ese material. El arreglo de los átomos paraformar una estructura cristalina o amorfa influye también en las propiedades de los materiales. El movimiento de los átomos llamado difusión, es importante en muchos tratamientos térmicos y procesos de manufactura, al igual que para determinar las propiedades físicas y mecánicas de los materiales.

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Introducción a la ciencia e ingeniería de los materiales

Preguntas: ¿Qué estudian loscientíficos en los materiales? ¿Cómo se puede procesar la lámina de acero para producir el material de alta resistencia, ligero, que absorbe energía y maleable con el que se fabrica el chasis de un automóvil? ¿Si se pueden fabricar circuitos electrónicos flexibles y ligeros usando plásticos? ¿Qué es un “material inteligente”?

Un conocimiento detallado de la ciencia de los materiales le permitirá sermejor ingeniero y diseñador. La ciencia de materiales es básica en todos los progresos tecnológicos, y la comprensión de los fundamentos y las aplicaciones de los materiales no sólo le permitirán ser mejor ingeniero, sino que le ayudarán durante el proceso de diseño. Para ser buen ingeniero, uno debe aprender qué materiales serán adecuados para su empleo en distintas aplicaciones. El aspecto másimportante de los materiales es que son los medios, los materiales hacen que ocurran cosas. Por ejemplo en la historia de la civilización, los materiales como la piedra, el bronce y el hierro desempeñaron un papel clave en el desarrollo de la humanidad. En el acelerado mundo actual, el descubrimiento de los monocristales de silicio y la comprensión de sus propiedades ha hecho posible la era de lainformación.

1.1 ¿Qué es la ciencia e ingeniería de los materiales?

La ciencia e ingeniería de los materiales es un campo interdisciplinario que se ocupa de inventar nuevos materiales y mejorar los ya conocidos, mediante el desarrollo de un conocimiento más profundo de las relaciones entre microestructura (arreglo atómico), composición química, síntesis (manera de fabricar los materiales) y...