Isotropía: definición y materiales

¿Por qué escriben los lápices?

¿Alguna vez te has preguntado por qué los lápices escriben tan bien? Si intenta escribir en una hoja de papel con un lápiz de computadora, el lápiz no escribirá. Entonces, ¿por qué escribe un lápiz?

La razón es que el núcleo de un lápiz está hecho de un material en capas llamado grafito. Cada capa de grafito tiene átomos de carbono fuertemente unidos entre sí. Estos fuertes lazos son muy difíciles de romper. Por otro lado, los enlaces entre las capas de grafito en sí son muy débiles, por lo que es muy fácil que las capas se deslicen entre sí. Un lápiz escribe muy bien porque las capas de grafito pueden deslizarse fácilmente entre sí y dejar un rastro de grafito en el papel.

Isotropía

Mientras que el grafito es fuerte en algunas direcciones y débil en otras. Otros materiales como el vidrio tienen las mismas propiedades en todas las direcciones. Por tanto, podemos clasificar los materiales por su isotropía.

Isotropía significa uniforme en todas las direcciones y proviene de las palabras griegas isos (igual) y tropos (camino). Los materiales isotrópicos como el vidrio exhiben las mismas propiedades de material en todas las direcciones, mientras que los materiales anisotrópicos como el grafito exhiben diferentes propiedades de material dependiendo de la dirección.

Para el grafito, la propiedad del material que hemos discutido es su resistencia, pero hay muchas otras propiedades del material que podemos considerar. Algunos otros ejemplos de propiedades de los materiales son la conductividad térmica, la resistencia eléctrica y la absortividad (una medida de la cantidad de luz que absorbe un material).

Materiales isotrópicos

Dos tipos comunes de materiales isotrópicos son los metales y los vidrios. En los metales , los electrones son compartidos por muchos átomos en todas las direcciones, por lo que los enlaces metálicos no son direccionales. Como resultado, las propiedades de los metales suelen ser muy similares en todas las direcciones, lo que significa que los metales tienden a ser isotrópicos.

Los materiales vidriosos también son isótropos. Los átomos que componen un vidrio no están bien organizados en ninguna dirección, por lo que las propiedades materiales de los vidrios tienden a ser las mismas en todas las direcciones.

Una cosa importante para recordar es que incluso si un material tiene regiones anisotrópicas, el material en su conjunto puede ser isotrópico si las regiones anisotrópicas están orientadas al azar de modo que puedan anularse entre sí.

Materiales anisotrópicos

Además del grafito, otro material anisotrópico común es la madera , que generalmente tiene una dirección de la veta. Muchas propiedades de la madera, como la dureza y la capacidad de absorber las manchas de la madera, varían significativamente cuando se miden en paralelo o perpendicular a la veta de la madera.

Un material anisotrópico de tecnología más avanzada es la fibra de carbono, cuyas propiedades varían cuando se miden en paralelo o perpendicular a las fibras. La fibra de carbono es un material resistente y ligero que se utiliza en los aviones y coches de alto rendimiento más modernos. La kriptonita , en términos de conductividad eléctrica, no es la misma en la dirección tres que en las direcciones uno y dos. Por lo tanto, la kriptonita tiene diferentes propiedades de material en diferentes direcciones y es anisotrópica.

Resumen de la lección

La isotropía es un término común en la ciencia de los materiales que significa uniforme en todas las direcciones. Los materiales isotrópicos exhiben las mismas propiedades materiales en todas las direcciones. Los metales y los vidrios tienden a ser isotrópicos. Por otro lado, los materiales anisotrópicos exhiben diferentes propiedades de material en diferentes direcciones. Por ejemplo, las resistencias del grafito, la madera y la fibra de carbono dependen significativamente de la dirección en la que se miden. La kriptonita también es anisotrópica, como puede verse por sus diferentes conductividades eléctricas.