Ciencia de materiales 1

Ciencia de materiales

Tetaedro de la ciencia de materiales, que reflejalas diferentes disciplinas de esta ciencia:Estructura, proceso, funcionamiento y

propiedades.

La ciencia de materiales es el campo cientfico encargado deinvestigar la relacin entre la estructura y las propiedades de losmateriales. Paralelamente, conviene matizar que la ingeniera demateriales se fundamenta en esta, las relacionespropiedades-estructura-procesamiento-funcionamiento, y disea oproyecta la estructura de un material para conseguir un conjuntopredeterminado de propiedades.

La ciencia de materiales es, por ello mismo, un campo .multidisciplinarque estudia los conocimientos fundamentales sobre las propiedadesfsicas macroscpicas de los materiales y los aplica en varias reas dela ciencia y la ingeniera, consiguiendo que stos puedan ser utilizadosen obras, mquinas y herramientas diversas, o convertidos en productos necesarios o requeridos por la sociedad.Incluye elementos de la qumica y fsica, as como las ingenieras qumica, mecnica, civil y elctrica o medicina,biologa y ciencias ambientales. Con la atencin puesta de los medios en la nanociencia y la nanotecnologa en losltimos aos, la ciencia de los materiales ha sido impulsada en muchas universidades.

A pesar de los espectaculares progresos en el conocimiento y en el desarrollo de los materiales en los ltimos aos,el permanente desafo tecnolgico requiere materiales cada vez ms sofisticados y especializados.

HistoriaHistricamente, el desarrollo y la evolucin de las sociedades han estado ntimamente vinculados a la capacidad desus miembros para producir y conformar los materiales necesarios para satisfacer sus necesidades. Losprehistoriadores han encontrado til clasificar las primeras civilizaciones a partir de algunos materiales usados: Edadde Piedra, Edad del Cobre, Edad de Bronce o Edad del Hierro. Esta ltima secuencia parece universal en todas lasreas, ya el uso del hierro requiere una tecnologa ms compleja que la asociada a la produccin de bronce, que a suvez requiere mayor tecnificacin que el uso de la piedra.Las primeras civilizaciones tuvieron una disponiblidad bastante ms reducida de diferentes materiales que lascivilizaciones ms tecnificadas. Inicialmente slo se dispona de materiales naturales o seminaturales como piedras,madera, arcilla, pieles, etc. Los metales no-preciosos raramente se encuentran en la naturaleza, sino que estn enformas de minerales y se requiere un proceso de separacin del metal puro a partir del mineral correspondiente. Conel transcurso del tiempo, en diversas reas del planeta se lleg a tcnicas para producir materiales con nuevaspropiedades superiores a las de los naturales (principalmente aleaciones).Hace relativamente poco tiempo que los cientficos llegaron a comprender la relacin entre elementos estructuralesde los materiales y sus propiedades. Este conocimiento, adquirido en los ltimos 200 aos aproximadamente, los hacapacitado, en alto grado, para modificar o adaptar las caractersticas de los materiales. Quiz uno de los cientficosms relevantes en este campo haya sido Willard Gibbs al demostrar la relacin entre las propiedades de un material ysu microestructura.Se han desarrollado decenas de miles de materiales distintos con caractersticas muy especiales para satisfacer lasnecesidades de nuestra moderna y compleja sociedad, se trata de metales, plsticos, vidrios y fibras. Una de lasgrandes revoluciones de esta ciencia fue el descubrimiento de las diferentes fases trmicas de los metales y, enespecial, del acero. Actualmente los adelantos electrnicos ms sofisticados se basan en componentes denominadosmateriales semiconductores.

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La historia de la humanidad ha estado ligada estrechamente al tipo de materiales que cada sociedad ha desarrollado.Es por esto que se conocen varias etapas histricas en este sentido, sin que necesariamente exista una fecha exacta, oincluso, dndose en diferentes momentos en las diferentes sociedades humanas.La edad de piedra se refiere entonces al periodo en el que un grupo humano en particular empleaba este materialjunto con otros de origen natural como la madera o el hueso de forma preponderante. Normalmente se asocia a unaetapa poco desarrollada tecnolgicamente, lo cual no es necesariamente cierto, ya que culturas que lograronimportantes avances culturales como los aztecas o los mayas no superaron formalmente la edad de piedra, no porfalta de avances sino por la enorme variedad de materiales ptreos con los que estas sociedades contaban los cualessuplan ampliamente las necesidades que enfrentaron.La edad de bronce, a la cual algunos se refieren como "edad de los metales" se refiere al uso de metales y aleaciones,cuya importancia radica en que la obtencin de ellos requiere de la adquisicin de tecnologas metalrgicascomplejas. El bronce es la ms famosa de las aleaciones a las que se refiere la historia para referirse a la aparicin deculturas clsicas y el acero para la era de la revolucin industrial.Las eras ms recientes se conocen como "era de los polmeros", debido a que el uso de los mismos definitivamentese debe a avances en la qumica de gran complejidad. Los polmeros pueden tener virtualmente cualquier propiedadfsica, as que su uso se hizo tan masivo que define muy bien a las sociedades modernas (sociedades plsticas).No obstante la historia, como el desarrollo de materiales, no se detiene. Actualmente se imponen los materialescompuestos, o composites. Formados por la unin de otros.

Clasificacin

Ejemplo de la estructura de unpolmero, el polietileno.

La ciencia de materiales clasifica a todos los materiales en funcin de suspropiedades y su estructura atmica. Son los siguientes: Metales Cermicos Polmeros Materiales compuestosOtra clasificacin seria en funcin de sus propiedades, y seria Materiales estructurales Materiales FuncionalesEstos ltimos comprenden los materiales utilizados en las industrias elctrica, electrnica, informtica y de lastelecomunicaciones: Conductores Semiconductores Dielctricos Magnticos pticosAlgunos libros hacen una clasificacin ms exhaustiva, aunque con estas categoras cualquier elemento puede serclasificado.En realidad en la ciencia de materiales se reconocen como categoras nicamente los metales, los materialescermicos y los polmeros, cualquier material puede incluirse en una de estas categoras, as pues lossemiconductores pertenecen a los materiales cermicos y los materiales compuestos no son ms que mezclas demateriales pertenecientes a las categoras principales.

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Aplicaciones y relacin con la industria

Una de las tcnicas relacionada con esta cienciaes el moldeo de lingotes.

El avance radical en la tecnologa de materiales puede conducir a lacreacin de nuevos productos o al florecimiento de nuevas industrias,pero las industrias actuales a su vez necesitan cientficos de materialespara incrementar las mejoras y localizar las posibles averas de losmateriales que estn en uso. Las aplicaciones industriales de la cienciade materiales incluyen la eleccin del material, su coste-beneficio paraobtener dicho material, las tcnicas de procesado y las tcnicas deanlisis.

Adems de la caracterizacin del material, el cientfico o ingeniero demateriales (aunque exista diferencia, muchas veces el ingeniero escientfico o viceversa) tambin debe tratar la extraccin y su posteriorconversin en materiales tiles. El moldeo de lingotes, tcnicas defundido, extraccin en alto horno, extraccin electroltica, etc., sonparte del conocimiento requerido en un ingeniero metalrgico o bienun ingeniero industrial para valorar las capacidades de dicho material.

Dejando aparte los metales, los polmeros y las cermicas son tambinmuy importantes en la ciencia de materiales. Los polmeros son unmaterial primario usado para conformar o fabricar plsticos. Los plsticos son el producto final despus de quevarios polmeros y aditivos hayan sido procesados y conformados en su forma final. El PVC, polietileno, etc., sonejemplos de plsticos.

En lo que respecta a los cermicos, se puede citar la arcilla, as como su modelado, secado y cocido para obtener unmaterial refractario.

mbitos

La estructura cristalina es una parteesencial en esta ciencia. Esta, por

ejemplo, es del sistema ortorrmbico.

La ciencia de materiales abarca muchsimos temas, desde la estructuraatmica, propiedades de los diferentes materiales, procesos y tratamientos.Este sera un resumen a gran escala: Estructura atmica y enlaces interatmicos Estructura de slidos cristalinos Imperfecciones en estructuras cristalinas Procesos de difusin atmica Propiedades de los materiales Dislocaciones y mecanismos de endurecimiento Rotura Diagramas de fases Transformaciones de fases Tratamientos trmicos Aleaciones

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Enlaces externos Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre Ciencia de materiales. Commons Wikiversidad alberga proyectos de aprendizaje sobre Ciencia de materiales.Wikiversidad "Centro de Investigacin en Materiales Avanzados (Mxico)" [2]

Referencias[1] http:/ / libros. csic. es/ product_info. php?cPath=77& products_id=99[2] http:/ / www. cimav. edu. mx/

Fuentes y contribuyentes del artculo 5

Fuentes y contribuyentes del artculoCiencia de materiales Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?oldid=67435677 Contribuyentes: Allforrous, Andres Malagon, Arcibel, AugustoGe, Beatlera, BlackBeast, Bloody Guardian,Coren, Czamani, Davius, DB, Errebe, Goda87, H.d.l., Hispa, Humberto, Ingegneriadellelizia, Jfmelero, Jkbw, Jorge c2010, Klauys, Lmgaitan, Maesebarbas, Matdrodes, Miguel303xm,Mistwalker7, Nacho haller, Netito777, Omegakent, Ortisa, Santiperez, Siabef, Tano4595, Teknomegisto, Vitamine, Xanom, Yardbird, 85 ediciones annimas

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