CLASIFICACION DE LOS MATERIALES DE INGENIERIA
Historia de los materiales y
su clasificación
Los materiales son las
sustancias que componen cualquier cosa o producto .Desde el comienzo de la civilización, los materiales junto con la energía han sido
utilizados por el hombre para mejorar su nivel de vida. Como los productos
están fabricados a base de materiales, estos se encuentran en cualquier parte alrededor
nuestro. Los más comúnmente encontrados son madera, hormigón, ladrillo,
acero, plástico, vidrio, caucho, aluminio, cobre y papel. Existen muchos más tipos
de materiales y uno solo tiene que mirar a su alrededor para darse cuenta de
ello. Debido al progreso de los programas de investigación y desarrollo, se
están creando continuamente nuevos materiales. La
producción de nuevos materiales y el procesado de estos hasta convertirlos en productos
acabados, constituyen una parte importante de nuestra economía actual. Los
ingenieros diseñan la mayoría de los productos facturados y los procesos necesarios para su
fabricación. Puesto que la producción necesita materiales, los ingenieros deben
conocer de la estructura interna y propiedad de los materiales, de modo que
sean capaces de seleccionar el
mas adecuado para cada aplicación y también capaces de desarrollar
los mejores métodos de procesado. Los ingenieros especializados en
investigación trabajan para
crear nuevos materiales o para modificar las propiedades de los ya existentes.
Los ingenieros de diseño usan los materiales ya existentes, los
modificados o los nuevos para diseñar o crear nuevos productos y sistemas.
Algunas veces el problema surge de modo inverso: los ingenieros de diseño tienen dificultades en un
diseño y requieren que sea creado un nuevo material por parte de los
científicos investigadores e ingenieros. La búsqueda de nuevos materiales
progresa continuamente. Por ejemplo los ingenieros mecánicos
buscan materiales para altas temperaturas, de modo que los motores de
reacción puedan funcionar más eficientemente. Los ingenieros eléctricos
procuran encontrar nuevos materiales para conseguir que los dispositivos
electrónicos puedan operar a mayores velocidades y temperaturas.
Materiales cerámicos
Estos se han utilizado durante
millones de años. La mayoría de los materiales cerámicos presentan buena
resistencia a la compresión; sin embargo, no exhiben virtualmente nada de
ductilidad a la tensión. La familia de los materiales cerámicos incluye
materiales inorgánicos policristalinos y de un solo cristal, vidrios
inorgánicos amorfos y vitroceramicos. Existen muchas maneras distintas de
clasificar a los materiales cerámicos. Una de ellas es definirlos en la base de
sus compuestos químicos o según su función principal. Los materiales
cerámicos se utilizan en una amplia gama de tecnologías como refractarios,
bujías, dieléctricos en capacitares, sensores, abrasivos, medios de grabación
magnética, etc. Los materiales cerámicos también pueden aparecer en la
naturaleza en forma de óxidos o como materiales naturales. Los materiales cerámicos
se utilizan también como recubrimientos. Los vidriados son recubrimientos
cerámicos aplicados a objetos de vidrio; los esmaltes son recubrimientos
aplicados a objetos metálicos. La alumina y el silicio son los materiales
cerámicos mas utilizados y existen números aplicaciones de estos.
Materiales compuestos
Los materiales compuestos se
forman cuando dos o mas materiales o fases se utilizan juntas para dar una
combinación de propiedades que no se pueden lograr de otra
manera. Los materiales compuestos se pueden seleccionar para obtener
combinaciones no usuales de rigidez, peso, desempeño a
altas temperaturas, resistencia a la corrosión, dureza o conductividad.
Los materiales compuestos ponen de manifiesto la forma en que materiales
distintos pueden trabajar sinergicamente. La concha de abalone, la madera, el
hueso y los dientes son ejemplos de materiales compuestos de origen
natural. Los materiales compuestos incluyen materiales como los plásticos
reforzados con carbono o con fibra de vidrio. Estos ofrecen ventajas
significativas en resistencias específicas y su uso creciente en aviones,
componentes electrónicos, automotores y artículos deportivos.
Producción de un
material compuesto:
Se utiliza una diversidad de
métodos para producción de piezas de material compuesto, dependiendo de la
aplicación y de los materiales. Los materiales compuestos reforzados con fibras
cortas se elaboran normalmente mezclando las fibras en una matriz liquida
o plástica, y utilizando técnicas relativamente convencionales, como seria el
moldeo por inyección para materiales compuestos en base polimérica o por
vaciado, en el caos de materiales compuestos con matriz metálica, sin embargo,
se han diseñado técnicas especiales para la producción de materiales compuestos
utilizando fibras continuas, ya sea de una forma alineada unidireccional en
estera o en tejido
Semiconductores
Es evidente que la tecnología a
revolucionado a la sociedad, pero la electrónica del estado sólido esta
revolucionando a la misma tecnología. Un grupo relativamente pequeño de
elementos y compuestos tienen una propiedad eléctrica importante, la
semiconduccion, que, en la cual ni son buenos conductores eléctricos, ni son
buenos aisladores eléctricos. En vez de ello, su capacidad de conducción
eléctrica es intermedia. Podemos clasificarlos en Semiconductor intrínseco
Semiconductor extrínseco
Todos chips de cómputo dependen
de los semiconductores. Fabricamos diodos, transistores y láser utilizando
semiconductores.
Polímeros
La materia esta formada por
moléculas que pueden ser de tamaño normal o moléculas gigantes
llamadaspolímeros. Los polímeros se producen por la unión de cientos de
miles de moléculas pequeñas denominadas monómeros que forman enormes
cadenas de las formas más diversas. Algunas parecen fideos, otras
tienen ramificaciones. Algunas más se asemejan a las escaleras de mano y
otras son como redes tridimensionales. Existen polímeros naturales de gran
significación comercial como el algodón, formado por fibras de
celulosas. La celulosa se encuentra en la madera y en los tallos de muchas
plantas, y se emplean para hacer telas y papel. La seda es otro polímero
natural muy apreciado y es una poliamida semejante al nylon. La lana, proteína
del pelo de las ovejas, es otro ejemplo. El hule de los árboles de hevea y de
los arbustos de Guayule, son tambiénpolímeros naturales importantes. Sin
embargo, la mayor parte de los polímeros que usamos en nuestra vida diaria son
materiales sintéticos con propiedades y aplicaciones variadas. Lo
que distingue a los polímeros de los materiales constituidos por
moléculas de tamaño normal son sus propiedades mecánicas. En general, los
polímeros tienen una excelente resistencia mecánica debido a que las grandes
cadenas poliméricas se atraen. Las fuerzas de atracción intermoleculares
dependen de la composición química del polímero y pueden clasificarse de varias
formas. Una manera de clasificar a los polímeros es establecer si se trata de
un polímero lineal o de polímero.
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