Definición de ciencia de materiales
Mira a tu alrededor. Todos los productos que te rodean en tu casa, escuela o lugar de trabajo están hechos de un material u otro. Estamos rodeados de una increíble variedad de materiales diferentes todos los días. A menos que lo que estás mirando sea natural, como un árbol o una flor, alguien tuvo que decidir de qué material hacerlo. Esas personas probablemente usan algún aspecto de la ciencia de los materiales para tomar esa decisión.
La ciencia de los materiales es una parte de la ingeniería que implica descubrir y diseñar nuevos materiales y analizar sus propiedades y estructura. Esa información se puede utilizar para realizar elecciones de diseño. También podemos usar nuestro conocimiento para separar materiales y recombinarlos de manera creativa. Por ejemplo, ¿sabías que el nailon se crea a partir del aceite? Ese tipo de cosas no sería posible sin la ciencia de los materiales.
Ciencia y tecnología de materiales
La ciencia de los materiales es importante para el desarrollo de la tecnología y lo ha sido durante miles de años. Los diferentes materiales tienen diferentes fortalezas y debilidades y son mejores para diferentes propósitos. Dado que la tecnología es el proceso de utilizar nuestro conocimiento científico para crear dispositivos y objetos que benefician a los humanos, comprender los materiales es un paso importante en este proceso.
Cuanto más comprenda los materiales entre los que ha elegido, mejores decisiones tomará. Los materiales estudiados en la ciencia de los materiales pueden ser cualquier cosa, desde materiales simples como la madera, hasta materiales modernos hechos por el hombre como el plástico, hasta los materiales más recientes que involucran nanotecnología y biotecnología. De hecho, los materiales artificiales se consideran tecnología en sí mismos.
Clasificación de materiales
Parte de la ciencia de los materiales implica clasificar los materiales: ponerlos en grupos. Los materiales se dividen generalmente en cuatro grupos principales: metales, polímeros, cerámica y compuestos. Analicemos cada uno de ellos por turno.
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Los metales son materiales como hierro, acero, níquel y cobre. Se encuentran a la izquierda de la tabla periódica de química. Tienden a ser brillantes, fuertes y generalmente requieren altas temperaturas para derretirse. Se pueden dividir aún más en metales ferrosos y aleaciones y metales no ferrosos y aleaciones. Los metales ferrosos son cualquier cosa que tenga algún contenido de hierro. Esto incluye el hierro mismo, los aceros al carbono, los aceros inoxidables y otras aleaciones de hierro (mezclas). Los metales no ferrosos incluyen aluminio, cobre y níquel, entre otros. Los metales se utilizan generalmente cuando la resistencia es particularmente importante y cuando el material también debe ser bastante delgado.
Los polímeros son sustancias que contienen largas cadenas de átomos que se repiten. La mayoría de los polímeros que usamos en nuestra vida diaria (como los plásticos, por ejemplo) son artificiales, pero existen polímeros naturales como la lana, la seda y el caucho natural. El uso de polímeros depende del material exacto, porque cada uno tiene propiedades diferentes. Los plásticos se encuentran por todas partes porque son baratos y fáciles de fabricar, y son fuertes y duraderos.
Las cerámicas son materiales elaborados tradicionalmente a partir de arcilla que se ha endurecido con calor. Pero en la ciencia de los materiales, la cerámica también incluye vidrios, grafito, diamante y otras estructuras cristalinas. La cerámica se usa más comúnmente para alfarería como platos y cuencos, para servicios translúcidos como ventanas y para decoración. Varían mucho, pero tienden a tener un alto punto de fusión, son particularmente duros, no elásticos y no pueden romperse sin romperse.
Por último, los compuestos son materiales compuestos por dos o más de los materiales anteriores que se combinan o mezclan de otro modo. Esto se puede hacer colocando dos materiales uno encima del otro o fundiendo materiales y literalmente mezclándolos. Los compuestos pueden ser mezclas de materiales cerámicos y metálicos, plásticos reforzados y materiales que son inherentemente mezclas como el hormigón.
Resumen de la lección
La ciencia de los materiales es una parte de la ingeniería que implica descubrir y diseñar nuevos materiales y analizar sus propiedades y estructura. Ese conocimiento se utiliza luego para las elecciones de diseño, ya que los diferentes materiales tienen diferentes ventajas y desventajas. La elección del material adecuado puede cambiar por completo la calidad de un producto y el éxito con el que realiza su trabajo.
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Los materiales se pueden clasificar en cuatro grupos principales: metales, polímeros, cerámica y compuestos. Los metales son materiales en el lado izquierdo de la tabla periódica de la química e incluyen metales ferrosos que tienen hierro en su interior (incluido el acero) y metales no ferrosos que no lo tienen. Los polímeros contienen largas cadenas de patrones repetidos de átomos e incluyen lana, seda, caucho y plásticos. Las cerámicas son estructuras cristalinas que tienden a ser duras, no elásticas y se rompen fácilmente. Y, por último, los composites se componen de una mezcla de dos o más materiales.
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