Ensayo De Tensión

DEL EDITOR
EL DISEÑO Y MODELAMIENTO DE MATERIALES
ASDRÚBAL VALENCIA GIRALDO
Grupo de Investigaciones Pirometalúrgicas y de Materiales, Universidad de Antioquia, avalen@udea.edu.co

1.

INTRODUCCIÓN

2.

MATERIALES

Durante milenios el hombre utilizó los materiales como los encontraba en la naturaleza o con pequeñas modificaciones; esto fue superado cuando desarrolló la alfarería,pues los cacharros cerámicos fueron los primeros productos de materiales artificiales; en efecto, estos utensilios, hechos a partir de tierra, agua y fuego, fueron el resultado de transformaciones de fase controladas; luego desarrolló las aleaciones, con el bronce, y desde entonces no cesó de mejorar los materiales. En resumen, el hombre primero utilizó los materiales, después los manipuló paramejorarlos y por último aprendió a diseñarlos expresamente para las necesidades específicas. El objetivo de la ciencia y tecnología de materiales de hoy en día es el diseño de materiales a la medida (empezando por su omposición, fases constituyentes y microestructura), con el fin de obtener un material con unas propiedades adecuadas para una aplicación determinada. Por lo anterior se puede decir queuna de las características fundamentales de la actual ingeniería de materiales es que, de la mano de la ciencia de los materiales, desarrolla, de acuerdo con las demandas expresas, los materiales más adecuados para éstas. Este desarrollo implica, obviamente el diseño –y por ende el modelamiento– y tal es el tema que se desarrollará en este artículo. Sin embargo, la comprensión de la correlaciónentre la estructura de los materiales y sus propiedades es la clave en el diseño de nuevos materiales con las propiedades deseadas, por esta razón, se deben introducir algunas nociones de lo que se entiende por material, por propiedades y por estructura.

Un material es simplemente la materia puesta en uso. Un material tecnológico es cualquier sustancia o compuesto, natural o artificial, que tengaun potencial de uso por el hombre. Un material de ingeniería es un material tecnológico pero generalmente sólido, que puede ser utilizado en la fabricación de herramientas, edificios, vías o cualquiera de las piezas de una máquina. También es un material de ingeniería el que ha recibido una componente importante de tecnología ingenieril en su diseño o procesamiento y tiene un uso no estructural.Desde este punto de vista los materiales de ingeniería pueden ser estructurales o funcionales. Así se habla de grandes familias de materiales semiconductores, superconductores, magnéticos, catalizadores y biomateriales. Por su pertenencia a uno u otro tipo dentro de la química inorgánica u orgánica, los materiales se Pueden dividir en metálicos, poliméricos, cerámicos y compuestos. Su origen puedeser mineral, vegetal o animal. Normalmente los materiales poliméricos se dividen en plásticos y elastómeros y los cerámicos en cristalinos y vítreos. Desde la edad de bronce hasta bien avanzado el siglo XX, los materiales metálicos ocuparon un amplio espectro dentro de los utilizados en la ingeniería. Luego, otros han venido sustituyendo a aquéllos en ciertos usos específicos, en particular lospoliméricos, los compuestos y, en cierta medida, los cerámicos. Los metales siguen siendo importantes por su disponibilidad y características. La evolución de los materiales ha llevado al cambio de paradigmas en este campo, como se quiere reflejar en la tabla 1.

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Valencia

Tabla 1. Paradigmas
Anteriores -Los materiales se producen en la naturaleza -Aleaciones básicas -El investigadorbuscaba entender los materiales ya existentes Actuales - Hay materiales artificiales - Materiales ingenieriles - El investigador sintetiza materiales que no se producen en la naturaleza

Sin embargo, el desarrollo de nuevos materiales va dejando obsoletas las clasificaciones tradicionales de los materiales en cerámicos, metales, polímeros, materiales compuestos, biomateriales, semiconductores,...