Materiales

Edad de piedra (hasta ~3000 A.C.)

• El hombre primitivo desarrolló una gran destreza para crear armas punzo- cortantes, tales como cuchillos, flechas y lanzas, para defenderse de las bestias.

• El hombre del neolítico descubrió que la arcilla (barro) se ablandaba al mezclarse con agua, y se endurecía al secarse. Este ciclo de ablandamiento- endurecimiento se podía repetir una y otra vez al ir añadiendo agua. Cuando se introducían los bloques de arcilla húmeda dentro de una hoguera por un determinado tiempo, éstos quedaban permanentemente endurecidos al enfriarse y eran resistentes al agua

Edad del cobre: orígenes de la metalurgia (5000 a 1500 A.C.)

• El hombre neolítico descubrió que el cobre natural podía ser suavizado al calentarlo, y endurecido al deformarlo mediante martilleo.

• El cobre desplazó progresivamente a la piedra y se posicionó como el material preferido por el hombre para la fabricación de herramientas y objetos ceremoniales. • Sin embargo, una vez que el cobre natural escaseó, el hombre se vio obligado a poner su atención en los metales contenidos en los minerales.

Edad de bronce: desarrollo de aleaciones (2000 – 0 A.C.)

• Los metales puros eran demasiado suaves para ser empleados como armas.

• Descubrieron que al mezclar mineral de estaño y mineral de cobre, previo al proceso de fundición, el producto resultante presentaba ventajas significativas en relación con todos los metales conocidos hasta entonces.

• El nuevo material era: – Más fácil de fundir que el cobre – Podía fluir más fácilmente dentro de los moldes (sin burbujas de gas) – Se endurecía más rápido después de ser vaciado – Podía endurecerse más mediante el martilleo. → Bronce: metal idóneo para la fabricación de armas

• El hombre primitivo descubrió, desarrolló y perfeccionó las técnicas que permiten producir metales con propiedades sustancialmente diferentes a las de sus constituyentes individuales; es decir, inventó las aleaciones

Edad de hierro (1000 A.C. – 1950 D.C.)

• “Hierro bueno” → Inventado accidentalmente por los hititas (Turquía)

• Se calentaba el hierro dentro de un horno de carbón, se martillaba la pieza para compactarla y se removía el óxido producido, repitiendo el procedimiento varias veces.

• Durante el calentamiento en el horno, los átomos de carbono se difundían hacia el interior del hierro, ¡produciendo acero de bajo carbono!

• Nunca se descubrió que el carbono era el responsable del “hierro bueno”, sino hasta 1774 d.C. (¡casi 3 mil años después!).

Revolución industrial Siglo XVIII

• Mano del hombre desplazada por máquinas (construidas casi totalmente de hierro).

• La metalurgia cobró nuevos horizontes

• Desarrollo de medios de transporte (ferrocarril y barcos de vapor)

• El hierro y el acero se utilizaron en la construcción de puentes

• Se facilitaron las travesías comerciales entre las sociedades a lo largo de nuevos canales de navegación y carreteras

Desarrollo de la ciencia de materiales

• Por muchos siglos el desarrollo de la ciencia de los materiales fue muy lenta.

• A finales del siglo XIX hubo avances notables que contribuyeron a su desarrollo: » Descubrimiento de los rayos X y su aplicación » Tabla periódica de los elementos » Conocimiento de la estructura cristalina de los materiales ¿y en la actualidad?

• Era del Silicio? Todos los componentes electrónicos

• Era de los polímeros? Todos los plásticos incluyendo fibras textiles Fue hasta años recientes que los científicos lograron entender la relación entre los elementos estructurales de los materiales y sus propiedades. A partir de entonces se desarrollaron miles de materiales.

Es importante estudiar la estructura atómica de los elementos para entender sus propiedades. Un mismo elemento puede presentar características muy distintas… por ejemplo:

Elemento: Carbono Amorfo Grafito Diamante Fulereno Nanotubos ¿Qué son la Ciencia y la Ingeniería de Materiales?

• La ciencia de los materiales investiga la relación entre la estructura y las propiedades de los materiales.

• La ingeniería de los materiales se fundamenta en las relaciones propiedades-estructura y diseña o proyecta la estructura de un material para conseguir un conjunto predeterminado de propiedades.

Clasificación de los materiales

• Por su cristalinidad

• Por sus propiedades Amorfos Cristalinos Desorden atómico Orden a largo alcance Metálicos Cerámicos Polímeros Semiconductores Materiales compuestos

SEGÚN

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