Materiales

Ciencia e Ingeniería de los Materiales
Material
Los materiales son elementos agrupados en un conjunto el cual es, o puede ser, usado con algún fin específico. Los elementos del conjunto pueden tener naturaleza real (ser cosas), naturaleza virtual o ser totalmente abstractos. El material puede ser simple o complejo. Y también homogéneo o heterogéneo.
En ciencia, un material es cualquierconglomerado de materia o masa.
En ingeniería un material es una sustancia (elemento o, más comúnmente, compuesto químico) con alguna propiedad útil, sea mecánica, eléctrica, óptica, térmica o magnética.
Los materiales se dividen en dos tipos, los naturales y los sintéticos o más bien, materias primas naturales que se obtienen de la naturaleza y la materia prima sintética, que es elaborada por elhombre, mediante la manipulación y a veces mezcla de materia prima natural.
Ciencia e ingeniería de los Materiales
La disciplina ciencia de los materiales implica investigar la relación entre la estructura y las propiedades de los materiales. Por el contrario, la ingeniería de los materiales se fundamenta en las relaciones propiedades- estructura y diseña o proyecta la estructura de un materialpara conseguir un conjunto predeterminado de propiedades.
La estructura de un material se relaciona con la disposición de sus componentes internos. La estructura subatómica implica a los electrones dentro de los átomos individuales y a las interacciones con su núcleo. A nivel atómico, la estructura se refiere a la organización de los átomos o moléculas entre sí. El próximo gran dominioestructural, que contiene grandes grupos de átomos entrelazados entre sí, se denomina “microscópico” y significa que se puede observar utilizando algún tipo de microscopio. Finalmente, los elementos estructurales susceptibles de apreciarse a simple vista se denominan “macroscópicos”.
Las propiedades de un material se expresan en términos del tipo y magnitud de la repuesta a un estímulo específicoimpuesto. Las definiciones de las propiedades suelen ser independientes de la forma y el tamaño del material.
Todas las propiedades importantes de los materiales sólidos se agrupan en seis categorías: mecánicas, eléctricas, térmicas, magnéticas, ópticas y químicas. Para cada categoría existe un tipo característico de estímulos capaz de provocar respuestas diferentes. Las propiedades mecánicas relacionanla deformación con la carga o fuerza aplicada (el módulo elástico y la resistencia). En las propiedades eléctricas, tales como conductividad eléctrica y constante dieléctrica, el estímulo es un campo eléctrico. El comportamiento térmico de los sólidos se representa en función de la capacidad calorífica y de la conductividad térmica. Las propiedades magnéticas se refieren a la respuesta de unmaterial frente a la influencia de un campo magnético. Para las propiedades ópticas, el estímulo es la radiación electromagnética o lumínica; el índice de refracción y la reflectividad son propiedades ópticas representativas. Las propiedades químicas indican la reactividad química de un material.
Importancia de los Materiales
Muchos científicos técnicos o ingenieros en alguna ocasión seencontrarán con un problema de diseño en el cual intervengan materiales. El ingeniero y el científico de materiales son especialistas totalmente involucrados en la investigación y en el diseño de materiales.
A menudo el problema que se presenta es la elección del material más idóneo de entre los muchos miles de materiales disponibles. Existen varios criterios en los cuales se basa la decisión final.
Debencaracterizarse las condiciones en que el material prestará servicio, y se anotarán las propiedades requeridas por el material para dicho servicio. En raras ocasiones un material reúne una combinación ideal de propiedades, por lo que, muchas veces, habrá que reducir una en beneficio de otra.
Otra consideración se refiere a la degradación que el material experimenta en servicio. Finalmente, la...