INGENIERIA DE MATERIALES

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Mapa mental sobre la ingeniería de materiales y los tipos de materiales.
Ricardo Álvarez
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Ricardo Álvarez
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INGENIERIA DE MATERIALES
  1. siglo XIX; propiedades mecánicas.
    1. indican qué tan bien soporta un material las fuerzas que se aplican sobre él.

      Annotations:

      • A nivel microscópico, estas propiedades son originadas por la forma en que los átomos de un material se enlazan entre sí.
    2. siglo XX; propiedades electrónicas.
      1. son originadas por la forma en que los electrones de un material reaccionan frente a una excitación.

        Annotations:

        • 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.
      2. Dureza
        1. se relaciona con la capacidad que tiene un material de soportar esfuerzos sin deformarse permanentemente.

          Annotations:

          • Por ejemplo, si pretendemos comparar la dureza de un trozo de plastilina con la de un vaso de vidrio, podríamos utilizar un lápiz como indentador.
        2. Tenacidad
          1. tiene que ver con la capacidad que tiene un material para absorber energía sin romperse.
          2. Conductividad eléctrica
            1. es una medida de la facilidad con que un material puede transportar la corriente eléctrica.

              Annotations:

              • *La corriente eléctrica está constituida por partículas cargadas en movimiento. *Las únicas partículas cargadas que pueden moverse son los electrones.*La existencia de electrones libres es un requisito indispensable para que un material sólido pueda permitir el paso de una corriente eléctrica. 
            2. Conductividad térmica
              1. mide qué tan fácil es el transporte de una corriente térmica, esto es, de un flujo de calor.

                Annotations:

                • Cuando en un material existen presentes electrones libres, éstos participarán activamente en la conducción de calor. Y si el material permite que se establezca un flujo de calor se dice que es un conductor térmico. Si, por el contrario, este flujo es muy difícil de establecer se dice que el material es un aislante térmico.
              2. Tipos
                1. Metales
                  1. Los metales, en su estado natural, son relativamente blandos; es decir, muy fáciles de deformar. Sin embargo, existen tratamientos por medio de los cuales puede conseguirse que aumenten su dureza.

                    Annotations:

                    • A este tipo de procedimientos se les conoce como procesos de fortalecimiento. También pueden crearse aleaciones; esto es, mezclas de distintos metales y otros elementos que sean más duros que sus componentes originales. Son excelentes conductores de la electricidad y por supuesto, también del calor.
                  2. Cerámicas
                    1. tienen los valores de dureza más altos que existen. Sin embargo, ya que una dureza extrema implica una muy baja tenacidad

                      Annotations:

                      • La gran mayoría de las cerámicas son malos conductores de la electricidad. Muchas aplicaciones tecnológicas se derivan de esta propiedad y es común ver piezas de cerámica utilizadas como aislantes eléctricos en las líneas de transmisión urbanas. Sin embargo, algunas cerámicas son malos conductores del calor mientras que otras tienen altísimos valores de conductividad térmica, igualando o incluso sobrepasando a los metales
                    2. Plásticos
                      1. conocidos como polímeros, son materiales orgánicos que se obtienen a partir del petróleo. Se caracterizan por su poca resistencia a la temperatura. Cuando se someten a altas temperaturas, los termoplásticos se derriten, mientras que los plásticos termofijos se chamuscan o se queman.

                        Annotations:

                        • Existen algunos polímeros especiales que son conductores de la electricidad; recientemente hasta se han encontrado algunos con propiedades superconductoras. Sin embargo, la gran mayoría de los polímeros son aislantes eléctricos. En cuanto a su conductividad térmica, los polímeros son mejores aislantes térmicos que las mejores cerámicas. Tanto sus propiedades de aislamiento eléctrico como de aislamiento térmico están limitadas por su poca resistencia a la temperatura.
                      2. Compositos (composites)
                        1. Un composito es un material que está formado de dos materiales diferentes, combinados de modo que se puedan aprovechar las propiedades mecánicas ventajosas de cada uno de ellos. No es apropiado, de ningún modo, denominarles compuestos

                          Annotations:

                          • Un ejemplo típico es el plástico reforzado con fibras. Entre estos el más común es la fibra de vidrio (fiberglass) Este composito está formado de pequeñas fibritas de vidrio (glass fibers) encapsuladas por medio de una resina de poliéster. Las fibritas de vidrio son muy duras, pero al doblarse se quiebran con facilidad. El poliéster es muy flexible y fácil de deformar. Cuando los dos materiales se combinan, el plástico que sostiene a las fibritas evita que éstas se doblen y quiebren, mientras que las fibritas no permiten que el conjunto se deforme.
                        2. Semiconductores
                          1. Es un material cuyo comportamiento no es de aislante ni de conductor. A bajas temperaturas, estos materiales no permiten el paso de la corriente. Sin embargo, al incrementar la temperatura su conductividad se incrementa también, aunque sin llegar nunca a los altos valores que tiene un material conductor.

                            Annotations:

                            • El semiconductor en que se basa la tecnología electrónica de hoy es el silicio, el material sólido más abundante en la corteza terrestre. Puede encontrarse en forma de óxido en la arena de las playas. Para poder utilizarlo es necesario separarlo del oxígeno y someterlo a un proceso de purificación. La conductividad de un semiconductor purificado puede aumentarse a voluntad por medio de la adición de impurezas. La apropiada selección de la impureza también controla si el material tendrá conductividad por electrones o por huecos.
                          2. Superconductores
                            1. Se ha descubierto que a bajas temperaturas, algunos materiales tienen una conductividad eléctrica tan grande que en la práctica puede considerarse infinita. Estos materiales se conocen como superconductores.

                              Annotations:

                              • Los superconductores no son simplemente conductores extremadamente eficientes, sino que presentan otras propiedades asociadas con su alta conductividad como, por ejemplo, el que los campos magnéticos no los puedan penetrar. Por medio de la mecánica cuántica, se ha demostrado que, en los superconductores, los electrones libres tienen un ordenamiento mayor que el que tendrían en un conductor común y que este ordenamiento es el responsable de sus propiedades especiales.
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