Ciencia De Los Materiales

El hombre, los materiales y la ingeniería han evolucionado en el transcurso del tiempo y continúa haciéndolo. El mundo actual es de cambias dinámicos y los materiales no son la excepción. A través de la historia, el progreso ha dependido de las mejoras de los materiales con los que se trabaja. El hombre antiguo estaba limitado a los materiales disponibles en la naturaleza como la piedra, madera, huesos y pieles. Con el transcurso del tiempo, pasaron de la edad de piedra las nuevas edades de cobre (bronce) y de hierro. Aun hoy en día existe esa limitación respecto a loa materiales que se obtienen de la corteza terrestre y la atmosfera.

¨Los materiales son sustancias con las que algo está compuesto o hecho¨- Diccionario Webster.

Los ingenieros expertos en investigación y desarrollo crean nuevos materiales o modificarlas propiedades de los existentes. Los ingenieros de diseño usan materiales actuales, modificados o nuevos para diseñar y crear nuevos productos y sistemas. Un area que requiere un trabajo máximo de científicos y ingenieros expertos en materiales es el de al exploración espacial. el diseño y la construcción de la estación espacial internacional (ISS por sus siglas en ingles) y las misiones Vehículos Todo Terreno para la exploración de marte (MER, por sus siglas en ingles) son ejemplos de las actividades de investigación y exploración espacial que exigen un trabajo optimo de los científicos e ingenieros especialistas en materiales.

Se debe tener siempre presente que el empleo de materiales y los proyectos de ingeniería están en constante cambio y que este cambio es acelerado. Nadie puede predecir los adelantos del futuro lejano en la creación de los materiales y su empleo.

La búsqueda de nuevos materiales es permanente. Por ejemplo: los ingenieros mecánicos requieren de materiales que resistan altas temperaturas de modo que los motores a reacción puedan funcionar con mayor eficacia. Los ingenieros eléctricos requieren de nuevos materiales que permitan que los dispositivos electrónicos funcionen a mayores velocidades y a mayores temperaturas. Los ingenieros aeronáuticos requieren de materiales con mayor relación resistencia-peso para vehículos aeroespaciales. Los ingenieros químicos y los expertos en materiales procuran descubrir materiales con resistencia a la corrosión.

Los ingenieros de todas las disciplina deben tener nociones básicas sobre los materiales de ingeniería para poder realizar sus labores con mayor eficiencia.

El objetivo principal de la ciencia de los materiales es el conocimiento básico de la estructura interna, las propiedades y la elaboración de materiales. Esta ingeniería se emplea principalmente por el empleo del conocimiento fundamental y aplicado acerca de los materiales, de modo que estos puedan ser convertidos en los productos que la sociedad necesite o desea.

La mayoría de los materiales utilizados en ingeniería se dividen en tres grupos principales: materiales metálicos, poliméricos y cerámicos.

Los materiales metálicos son sustancias inorgánicas compuestas por uno o más elementos metálicos y pueden contener algunos elementos no metálicos. Son ejemplos de elementos metálicos el hierro, el cobre, el aluminio, el níquel y el titanio. Los materiales metálicos pueden contener elementos no metálicos como carbono, nitrógeno y oxigeno. Los metales son buenos conductores térmicos y eléctricos.

Los metales y las aleaciones suelen dividirse en dos clases: aleaciones y metales ferrosos que contienen un alto porcentaje de hierro, como el acero y el hierro fundido, y aleaciones y metales no ferrosos que carecen de hierro o contienen solo cantidades relativamente pequeñas de este. Son ejemplos de metales no ferrosos el aluminio, el cobre, el zinc, el titanio y el níquel.

Los metales se emplean en numerosas industrias; entre otras, la aeronáutica, la biomédica, de los semiconductores, electrónica, energética, de estructuras civiles y del transporte.

Los científicos e ingenieros especializados en materiales buscan constantemente mejorar las propiedades de las aleaciones actuales y diseñar y producir nuevas aleaciones con mejores propiedades de fuerza, resistencia a altas temperaturas, deformación y fatiga.

Muchas aleaciones metálicas como las de titanio, acero inoxidable y las basadas en cobalto se emplearon también en aplicaciones biomédicas, incluso en implantes ortopédicos, válvulas cardiacas, dispositivos de fijación y tornillos. Estos materiales ofrecen gran resistencia, dureza y biocompatibilidad. La biocompatiblidad es importante puesto que el ambiente dentro del cuerpo humano es en extremo corrosivo y, por lo tanto, la impenetrabilidad de los materiales empleados para las aplicaciones es fundamental.

Los materiales poliméricos: la mayoría de los materiales poliméricos constan de largas cadenas o redes moleculares que frecuentemente se basan en compuestos orgánicos. Desde un punto de vista estructural, la mayoría de los materiales poliméricos no son cristalinos. La resistencia y ductibilidad de los materiales polimericos varia considerablemente. Dada la naturaleza de su estructura interna, la mayoría de los materiales polimericos son malos conductores de electricidad. En general los materiales polimericos tienen baja densidad y temperaturas de ablandamiento

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