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CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES

Christian Javier Castro Quelal*Escuela Politécnica Nacional, Facultad de Ingeniería Mecánica

Quito, Ecuador (Tel: 593-2-2507-144; e-mail: ccq.mh13@gmail.com)

Resumen: Tal como es importante conocer la historia de los materiales, es mucho más importante conocer sus distintas clasificaciones y propiedades de los mismos, los materiales en una clasificación muy vaga sería entre naturales y fabricados lo cual nos separa en grandes grupos sin tomar en cuenta de sus estructuras o de sus usos, otra clasificación que solo toma en cuenta su uso es en de tipo estructural y de adorno, en cambio esta clasificación solo nos muestra usos más no de que provienen, que pueden hacer, como se forma, etc. Mediante su estructura molecular se los puede clasificar en cristalinos y amorfos; los primeros teniendo una estructura sumamente ordenada y precisa, y en cambio los materiales amorfos no siguen una forma o secuencia determinada; en otras palabras son desordenadas sus moléculas. La clasificación que cuenta en cuenta todas estas características, estructuras, etc. Sería la dividida en materiales metálicos, materiales cerámicos, polímeros, madera y los materiales compuestos.

Palabras clave: meros, polímero, cristalina, termoplástico, termoestable.

Abstract: As it is important to know the history of the materials is much more important to know the different classifications and properties thereof, the materials in a very vague classification would be between natural and manufactured which separates us in large groups regardless of their structures or uses, other classification which only takes into account its use is structural and ornamental, however this classification uses only shows more not coming, they can do, as it forms, etc. By its molecular structure can be classified into crystalline and amorphous; the first having a highly ordered structure and accurate, and instead amorphous materials do not follow a particular sequence or shape; in other words are

disordered molecules. The classification has considered all these features, structures, etc. It would be divided metallic materials, ceramic materials, polymers, composite materials and wood.

Keywords: mero, polymer, crystal, thermoplastic, thermostable.

1. INTRODUCCION

Existen muchas maneras de clasificar a los materiales, algunas muy generales y otras más específicas. De esta manera podemos agruparlos por características comunes, mismo origen, como los usamos, etc. Las diferentes clasificaciones han ayudado a distintas profesiones a saber que material usar para tal ocasión. Por lo que se podrían dar varias clasificaciones de acuerdo a la necesidad de cada ámbito; las cuales las más importantes serán analizadas en este artículo.

Figura 1. Ejemplo de clasificación de materiales.

El hombre a lo largo desde la antigüedad ha descubierto y usado distintos tipos de materiales para ayudar a las tareas que se le presentaban, así pasaron de la piedra y barro a los metales y polímeros. Todo esto ha provocado que el estudio de los mismos sea muy importante. Saber sus características y sus propiedades, su origen y por supuesto su manera de usarse y de comportarse. Si bien este estudio se lo hace de una manera más de tecnología de materiales; es muy importante para las ingenierías y así para la ciencia en general tomando una gran importancia en el mundo laboral de hoy en día.

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Figura 2. Ejemplo de clasificación de materiales.Clasificación por su origen

Para esta clasificación a los materiales se los divide en dos grandes grupos.

Naturales Fabricados

Materiales Naturales: Son materiales que como lo indica su nombre se los encuentra en la naturaleza y estos a su vez pueden ser de tipo mineral, vegetal y animal.En los minerales naturales se encuentran por ejemplo el oro, la plata, cierta cantidad de hierro (hierro de asteroides), también son minerales la arena y la piedra. Estos materiales son de muy fácil uso y fueron usados en los inicios de la historia del ser humano. En los materiales de origen vegetal el más importante y más usado es la madera, otro material usado son las fibras naturales y con respecto a los materiales de origen animal principalmente son las pieles que se han usado en prendas de vestir

Figura 3. Materiales naturales de origen mineral.Materiales Fabricados o Sintéticos: Son materiales creados a partir de los materiales naturales mediante una serie de procesos como por ejemplo el hormigón, el papel, los plásticos, etc.

Figura 4. Ejemplos de materiales sintéticos.

Clasificación de los materiales por su uso Para esta clasificación de igual manera se separa en dos grandes grupos. Materiales de tipo estructural y materiales de adorno.Esta clasificación se basa en su uso en la industria o simplemente como un elemento decorativo para el hogar.

Materiales de tipo estructural: Son los materiales utilizados para cualquier tipo de construcción o en si en contribuir con la industria de esta manera un ejemplo muy claro de este tipo de materiales sería el acero, hormigón, madera, etc.

Figura 5. Material de tipo estructural.Materiales de uso decorativo: En este tipo de materiales no son propiamente decorativos, pues son en algunos ámbitos para la industria y también para ser un adorno. El ejemplo más claro de este material es el oro, que mayoritariamente es usado como joyería y a la vez es parte de circuitos eléctricos muy específicos para dispositivos móviles.

Figura 6. Oro en circuito eléctrico.

Figura 7. Oro en joyería

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Clasificación por su estructura Está clasificación es la más específica de las antes mencionadas, se basa a partir de sus estructuras moleculares y de sus unidades estructurales.Los materiales se clasifican en:

Materiales metálicos Materiales cerámicos Polímeros Madera Materiales compuestos

Materiales metálicos: son materiales con una buena conductividad eléctrica, bastantes dúctiles y maleables además de algunas otras características importantes. Un caso especial son las aleaciones que a partir de una mezcla ganan propiedades especialmente resistencia y flexibilidad. La tabla periódica de los elementos abarca a este tipo de materiales. Tienen una estructura cristalina lo que quiere decir que sus átomos son muy bien ordenados, los espacios entre átomos son iguales, su unidad estructural es la celda unitaria que se define en un espacio conformado por tres vectores que forman una base de espacio tridimensional con un solo vector de formación.Estos materiales se pueden subdividir en materiales férricos: que contienen hierro y materiales no férricos que por el contrario no lo contiene.

Figura 8. Materiales metálicos.Materiales Cerámicos: Son materiales que surgen a partir de tratamientos térmicos, no son considerados ni metálicos ni polímeros aunque pueden contener ciertas cantidades de los mismos para adquirir más propiedades según el caso, tienen la característica de soportar grandes temperaturas y una gran facilidad de moldeo con la técnica adecuada.En su estructura al igual que los materiales metálicos son cristalinos, igualmente su unidad estructural es la celda unitaria, se diferencia con los metales en que pueden tener varios vectores de formación.

Figura 9. Materiales cerámicos.

Como un tema de suma importancia a saber entre estos dos materiales antes mencionados, son las celdas unitarias.Celda Unitaria: Es la unidad de toda estructura cristalina, toman forma geométrica espacial con uno o varios vectores de formación dependiendo de si son materiales metálicos o cerámicos. Bravais propone una serie de formas tridimensionales que compuestos por celdas unitarias que demuestran todas las formas cristalinas que puede adoptar un material. Son 28 combinaciones agrupadas en 14 celdas unitarias así:

Figura 10. Figura de las 14 celdas unitarias cristalinas.

Polímeros: Este tipo de materiales son macromoléculas que presentan dobles enlaces que le dan cierto tipo de propiedades específicas, como conductores eléctricos, dureza, maleabilidad. Tienen una estructura polimérica que son cadenas extensas de carbono e hidrígeno conbinandolo con algún otro elemento y hacerle adquirir ciertas propiedades. Su unidad estructural son lo meros que son cadenas muy pequeñas de los elementos antes mencionados, el enlace entre meros es un enlace químico fuerte que principalmente es de tipo covalente. Los polímeros pueden ser de origen natural (lana, algodón), origen biológico (proteinas, enzimas) y de origen sintético (silicona, nylon, policarbonatos).

Figura 11. Algodón, polímero natural.

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Figura 12. Ejemplos de polímeros.

Madera: Este material a pesar de tener varias características parecidas a los polímeros, es separado del grupo porque su obtención es mucho más fácil que de los polímeros. Su unidad estructural como el de todo el reino vegetal es la célula vegetal.

Figura 13. Madera obtenida.

Materiales Compuestos: Bajo la necesidad de obtener materiales con características de plásticos, metales y de cerámicos. Que tengan dureza, que sea ligero, maleable, etc.No tienen una propia estructura ni una unidad estructural única, depende del material a estudiar en este grupo.

Figura 14. Material compuesto.

En un estudio de los materiales también se pueden considerar a los termoplásticos y termoestables que tratan acerca de polímeros con ciertas características específicas.Los termoplásticos son materiales que se pueden reciclar y cambiar de estado sin necesariamente destruirse, a altas temperaturas se convierte en un líquido. Un ejemplo de este tipo de materiales son el policarbonato y el polietileno.Los termoestables son materiales que no se pueden reciclar, no se funde, se degenera y a altas temperaturas se convierte en ceniza. Un ejemplo sería el poliuretano.

Figura 15. Estructura de los materiales termoplásticos y termoestables.

ReferenciasLas siguientes referencias fueron usadas al elaborar este artículo mas no fueron puestas explícitamente en el texto.

[1] (2009, 10). Clasificación de los materiales (cerámicos, poliméricos, semiconductores, compuestos). BuenasTareas.com. Recuperado 18,04, 2015, de http://www.buenastareas.com/ensayos/Clasificacion-De-Los-Materiales-Ceramicos-Polimericos/30814.html

[2] (2012, 06). Polímeros, Cerámicos Y Materiales Compuestos. BuenasTareas.com. Recuperado 18,04, 2015, de http://www.buenastareas.com/ensayos/Pol%C3%ADmeros-Cer%C3%A1micos-y-Materiales-Compuestos/4559979.html

[3] (2013,07). Materiales cerámicos: propiedades, clasificación y obtención. Tecnología ESO Pelanditecno. Recuperado 18, 04,2015 de http://pelandintecno.blogspot.com/2013/02/materiales-ceramicos-propiedades.html

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