Ciencia de materiales
La ciencia de materiales ye'l campu científicu encargáu d'investigar la rellación ente la estructura y les propiedaes de los materiales. Paralelamente, convien matizar que la inxeniería de materiales encontar nesta, rellacionar propiedad-estructura-procesamientu-funcionamientu, y diseña o proyeuta la estructura d'un material pa consiguir un conxuntu predeterminado de propiedaes.
La ciencia de materiales ye, por ello mesmu, un campu multidisciplinar qu'estudia les conocencies fundamentales sobre les propiedaes físiques macroscópicas de los materiales y aplicar en delles árees de la ciencia y la inxeniería, consiguiendo qu'éstos puedan ser utilizaos n'obres, máquines y ferramientes diverses, o convertíos en productos necesarios o riquíos pola sociedá. Inclúi elementos de la química y física, según les inxenieríes química, mecánica, civil y llétrica o medicina, bioloxía y ciencies ambientales. Cola atención puesta de los medios na nanociencia y la nanoteunoloxía nos últimos años, la ciencia de los materiales foi impulsada en munches universidaes.
A pesar de los espectaculares progresos na conocencia y nel desenvolvimientu de los materiales nos últimos años, el permanente desafíu teunolóxicu rique materiales cada vez más sofisticaos y especializaos.
Historia
[editar | editar la fonte]Históricamente, el desenvolvimientu y la evolución de les sociedaes tuvieron íntimamente venceyaos a la capacidá de los sos miembros pa producir y conformar los materiales necesarios pa satisfaer les sos necesidaes. El prehistoriadores atoparon útil clasificar les primeres civilizaciones a partir de dellos materiales usaos: Edá de Piedra, Edá del Cobre, Edá del Bronce o Edá del Fierro. Esta última secuencia paez universal en toles árees, yá l'usu del fierro rique una teunoloxía más complexa que l'asociada a la producción de bronce, que de la mesma rique mayor tecnificación que l'usu de la piedra.
Les primeres civilizaciones tuvieron una disponiblidad bastante más amenorgada de distintos materiales que les civilizaciones más tecnificadas. Primeramente namái se disponía de materiales naturales o seminaturales como piedres, madera, magre, pieles, etc. Los metales non-preciosos raramente atópase na naturaleza, sinón que tán en formes de minerales y ríquese un procesu de separación del metal puro a partir del mineral correspondiente. Col intre del tiempu, en diverses árees del planeta llegar a téuniques pa producir materiales con nueves propiedaes cimeres a les de los naturales (principalmente aleaciones).
Fai relativamente pocu tiempu que los científicos llegaron a entender la rellación ente elementos estructurales de los materiales y les sos propiedaes. Esta conocencia, adquiríu nos postreros 200 años aproximao, capacitar, n'alto grau, pa modificar o afaer les carauterístiques de los materiales. Quiciabes unu de los científicos más relevantes nesti campu fuera Willard Gibbs al demostrar la rellación ente les propiedaes d'un material y el so microestructura.
Desenvolviéronse decenes de miles de materiales distintos con carauterístiques bien especiales pa satisfaer les necesidaes de la nuesa moderna y complexa sociedá, tratar de metales, plásticos, vidrios y fibres. Una de les grandes revoluciones d'esta ciencia foi'l descubrimientu de les distintes fases térmiques de los metales y, cuantimás, del aceru. Anguaño los adelantos electrónicos más sofisticaos basar en componentes denominaos materiales semiconductores.
La historia de la humanidá tuvo amestada estrechamente al tipu de materiales que cada sociedá desenvolvió. Ye por esto que se conocen delles etapes históriques nesti sentíu, ensin que necesariamente esista una fecha exacta, o inclusive, dándose en distintos momentos nes distintes sociedaes humanes.
La edá de piedra refierse entós al periodu nel qu'un grupu humanu en particular emplegaba esti material xunto con otros d'orixe natural como la madera o'l güesu de forma preponderante. De normal acomúñase a una etapa pocu desenvuelta tecnológicamente, lo cual nun ye necesariamente ciertu, yá que cultures que llograron importantes meyores culturales como los azteques o los mayes nun superaron formalmente la edá de piedra, non por falta de meyores sinón pola enorme variedá de materiales pedreses colos qu'estes sociedaes cuntaben los cualos suplíen llargamente les necesidaes qu'enfrentaron.
La edá del bronce, a la cual dalgunos referir como "edá de los metales" referir al usu de metales y aleaciones, que la so importancia anicia en que'l llogru d'ellos rique de l'adquisición de teunoloxíes metalúrxiques complexes. El bronce ye la más famosa de les aleaciones a les que se refier la historia pa referise a l'apaición de cultures clásiques y l'aceru pa la era de la revolución industrial.
Les eres más recién conócense como "yera de los polímeros", por cuenta de que el usu de los mesmos definitivamente débese a meyores na química de gran complexidá. Los polímeros pueden tener virtualmente cualquier propiedá física, asina que'l so usu fíxose tan masivu que define perbién a les sociedaes modernes (sociedaes plástiques).
Sicasí la historia, como'l desenvolvimientu de materiales, nun se detien. Anguaño impónense los materiales compuestos, o composites. Formaos pola unión d'otros.
Clasificación
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La ciencia de materiales clasifica a tolos materiales en función de les sos propiedaes y la so estructura atómica. Son los siguientes:
Otra clasificación seria en función de les sos propiedaes, y seria
Estos postreros entienden los materiales utilizaos nes industries llétrica, electrónica, informática y de les telecomunicaciones:
Dellos llibros faen una clasificación más refecha, anque con estes categoríes cualquier elementu puede ser clasificáu.
En realidá na ciencia de materiales reconócense como categoríes namái los metales, los materiales cerámicos y los polímeros, cualquier material puede incluyise nuna d'estes categoríes, asina pos los semiconductores pertenecen a los materiales cerámicos y los materiales compuestos nun son más qu'amiestos de materiales pertenecientes a les categoríes principales.
Aplicaciones y rellación cola industria
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La meyora radical na teunoloxía de materiales puede conducir a la creación de nuevos productos o al florecimientu de nueves industries, pero les industries actuales de la mesma precisen científicos de materiales p'amontar les meyores y alcontrar les posibles averíes de los materiales que tán n'usu. Les aplicaciones industriales de la ciencia de materiales inclúin la eleición del material, el so costu-beneficio pa llograr dichu material, les téuniques de procesáu y les téuniques d'analises.
Amás de la carauterización del material, el científicu o inxenieru de materiales (anque esista diferencia, munches vegaes l'inxenieru ye científicu o viceversa) tamién tien de tratar la estracción y la so posterior conversión en materiales útiles. El moldio de lingotes, téuniques de fundíu, estracción en altu fornu, estracción electrolítica, etc., son parte de la conocencia riquida nun inxenieru metalúrxicu o bien un inxenieru industrial pa valorar les capacidaes de dichu material.
Dexando aparte los metales, los polímeros y les cerámiques son tamién bien importantes na ciencia de materiales. Los polímeros son un material primario usáu pa conformar o fabricar plásticos. Los plásticos son el productu final dempués de que dellos polímeros y aditivos fueren procesaos y conformaos na so forma final. El PVC, polietileno, etc., son exemplos de plásticos.
No que fai a los cerámicos, puede citase el magre, según el so modeláu, ensugáu y cocíu pa llograr un material refractario.
Ámbitos
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La ciencia de materiales toma bien de temes, dende la estructura atómica, propiedaes de los distintos materiales, procesos y tratamientos. Este sería un resume a gran escala:
- Estructura atómica y enllaces interatómicos
- Estructura de sólidos cristalinos
- Imperfecciones n'estructures cristalines
- Procesos d'espardimientu atómicu
- Propiedaes de los materiales
- Dislocaciones y mecanismos d'endurecimientu
- Frayatu
- Diagrames de fases
- Tresformamientos de fases
- Tratamientos térmicos
- Aleaciones
Ver tamién
[editar | editar la fonte]- Mecánica de sólidos deformables
- Carauterización de materiales
- Ensayu de materiales
- Inxeniería de materiales
Referencies
[editar | editar la fonte]Bibliografía
[editar | editar la fonte]- Callister, W.D. (1997). Introducción a la Ciencia ya Inxeniería de los Materiales. Barcelona: Editorial Reverté, S.A.. 84-291-7253X.
- González-Viñes, W. & Mancini, H.L. (2003). Ciencia de los materiales. Ariel. 84-344-8059-X.
- Smith, W.F. (traductores: Martín-Gil, J. y Martín-Gil, F.J.) (1992). Fundamento de la Ciencia ya Inxeniería de los Materiales. McGraw-Hill / Interamericana d'España, S.A.. 84-7615-940-4.
- Shackelford, J.F. (2005). Introducción a la Ciencia de Materiales pa Inxenieros. Pearson Alhambra. 84-205-4451-5.
- Mijangos, C. & Moya, J.S. (2005). Nuevos materiales na sociedá del sieglu XXI. CSIC. 978-84-00-08453-0 [1].
Enllaces esternos
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