Ciencia de materiales



  La ciencia de materiales implica investigar la relación entre la estructura y las propiedades de los materiales. Por el contrario, la ingeniería de materiales se fundamenta en las relaciones propiedades-estructura y diseña o proyecta la estructura de un material para conseguir un conjunto predeterminado de propiedades. Conviene matizar esta diferencia, puesto que a menudo se presta a confusión.

La ciencia de materiales es un campo multidisciplinario que estudia conocimientos fundamentales sobre las propiedades físicas macroscópicas de los materiales y los aplica en varias áreas de la ciencia y la ingeniería, consiguiendo que éstos puedan ser utilizados en obras, máquinas y herramientas diversas, o convertidos en productos necesarios o requeridos por la sociedad.

Incluye elementos de la química y física, así como las ingenierías química, mecánica, civil y eléctrica. Con la atención puesta de los medios en la nanociencia y la nanotecnología en los últimos años, 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 últimos años, el permanente desafío tecnológico requiere materiales cada vez más sofisticados y especializados.

Conocimientos adicionales recomendados

Tabla de contenidos

Historia

Históricamente, el desarrollo y la evolución de las sociedades han estado íntimamente vinculados a la capacidad de sus miembros para producir y conformar los materiales necesarios para satisfacer sus necesidades. En efecto, las primeras civilizaciones se conocen por el nombre del material que usaban (Edad de Piedra, Edad de Bronce).

El hombre primitivo sólo tuvo acceso a muy reducido número de materiales presentes en la naturaleza: piedras, maderas, arcilla, cuero, etc. Con el transcurso del tiempo, descubrió técnicas para producir materiales con nuevas propiedades superiores a las de los naturales (principalmente aleaciones).

Hace relativamente poco tiempo que los científicos llegaron a comprender la relación entre elementos estructurales de los materiales y sus propiedades. Este conocimiento, adquirido en los últimos 200 años aproximadamente, los ha capacitado, en alto grado, para modificar o adaptar las características de los materiales. Quizá uno de los científicos más relevantes en este campo haya sido Willard Gibbs al demostrar la relación entre las propiedades de un material y su estructura.

Se han desarrollado decenas de miles de materiales distintos con características muy especiales para satisfacer las necesidades de nuestra moderna y compleja sociedad, se trata de metales, plásticos, vidrios y fibras. Una de las grandes revoluciones de esta ciencia fue el descubrimiento de las diferentes fases térmicas de los metales y, en especial, del acero. Actualmente los adelantos electrónicos más sofisticados se basan en componentes denominados materiales semiconductores.

Clasificación

  La ciencia de materiales clasifica a todos los materiales en función de sus propiedades y su estructura atómica. Son los siguientes:

Algunos libros hacen una clasificación más exhaustiva, aunque con estas categorías cualquier elemento puede ser clasificado.

En realidad en la ciencia de materiales se reconocen como categorias unicamente los Metales, los materiales Ceramicos y los Polimeros, cualquier material puede incluirse en una de estas categorias, asi pues los semiconductores pertenecen a los materiales ceramicos y los materiales compuestos no son más que mezclas de materiales pertenecientes a las categorias principales.

Aplicaciones y relación con la industria

 

Los avances radicales en los materiales pueden conducir a la creación de nuevos productos o nuevas industrias, pero las industrias actuales también necesitan científicos de materiales para incrementar las mejoras y localizar las posibles averías de los materiales que están en uso. Las aplicaciones industriales de la ciencia de materiales incluyen la elección del material, su coste-beneficio para obtener dicho material, las técnicas de procesado y las técnicas de análisis.

Además de la caracterización del material, el científico o ingeniero de materiales (aunque haya una diferencia, muchas veces el ingeniero es científico y viceversa) también debe tratar la extracción y su posterior conversión en materiales útiles. El moldeo de lingotes, técnicas de fundido, extracción en alto horno, extracción electrolítica, etc., son parte del conocimiento requerido en un ingeniero metalúrgico.

Dejando aparte los metales, polímeros y cerámicas son también muy importantes en la ciencia de materiales. Los polímeros son un material primario usado para conformar o fabricar plásticos. Los plásticos son el producto final después de que varios polímeros y aditivos hayan sido procesados y conformados en su forma final. El PVC, polietileno, etc., son ejemplos de plásticos.

En lo que respecta a los cerámicos, se puede citar la arcilla, así como su modelado, secado y cocido para obtener un material refractario.

Ámbitos

  La ciencia de materiales abarca muchísimos temas, desde la estructura atómica, propiedades de los diferentes materiales, procesos y tratamientos.

Este sería un resumen a gran escala:

Véase también

Fuentes

  • Callister, W.D. (1997), Introducción a la Ciencia e Ingeniería de los Materiales, Barcelona: Editorial Reverté, S.A.. 84-291-7253X.
  • Smith, W.F. (1992), Fundamentos de la Ciencia e Ingeniería de los Materiales, McGraw-Hill / Interamericana de España, S.A.. 84-7615-940-4.
  • Shackelford, J.F. (2005), Introducción a la Ciencia de Materiales para Ingenieros, Pearson Alhambra. 84-205-4451-5.

Enlaces externos

 
Este articulo se basa en el articulo Ciencia_de_materiales publicado en la enciclopedia libre de Wikipedia. El contenido está disponible bajo los términos de la Licencia de GNU Free Documentation License. Véase también en Wikipedia para obtener una lista de autores.
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