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Tecnología de materiales - Coggle Diagram
Tecnología de materiales
¿Qué es la ciencia e ingeniería de los
materiales?
Es un campo interdisciplinario que estudia y manipula la composición y estructura de los materiales a través de la síntesis y el procesamiento.
La ciencia de materiales se enfoca en relaciones entre la síntesis y el procesamiento, la estructura y las propiedades de los materiales.
Síntesis se refiere a la forma en que se fabrican materiales a partir de sustancias químicas de estado natural o hechas por el hombre.
Procesamiento implica cómo se transforman materiales en componentes útiles para provocar cambios en las propiedades de diferentes materiales.
La ingeniería de materiales se concentra en las formas de transformar los materiales en dispositivos o estructuras útiles.
Clasificación de materiales
según en su funcionalidad y aplicaciones
Aeroespaciales
Compuestos de C-C, SiO2, silicio amorfo, aleaciones de AL, superaleaciones, ZerodurMR.
Biomédicos
Hidroxiapatita, aleaciones de titanio, aceros inoxidables, aleaciones con memoria de forma, plásticos, PZT (titanio de zirconio de plomo)
Materiales electrónicos
Semiconductores de Si, GaAs, Ge, BaTiO3, PZT, Al, Cu, W, polímeros conductores.
Tecnología energética y ambiental
Son utilizados en la industria nuclear para manejar materiales nucleares y desechos radioactivos. Tecnologías relacionadas con las celdas de combustible y las baterías usan materiales cerámicos. Al igual que, tecnologías de membranas para la purificación de líquidos y gases usan cerámicas y plásticos.
UO2, Ni-Cd, ZrO2, LiCoO2, Si:H amorfo.
Materiales magnéticos
Se usan con la finalidad de transmitir comunicaciones inalámbricas. También para fabricar núcles de transformadores o discos duros de computadoras.
Fe, De-Si, ferritas de NiZn y MnZn, Co-Pt-Ta-Cr
Materiales fotónicos u ópticos
Se usan ampliamente para fabricar fibra óptica, detectores semiconductores y láseres que forman parte de los sitemas de comunicación de fibra óptica.
SiO2, GaAs, vidrios, Al2O3, YAG, ITO
Materiales inteligentes
Pueden sentir y responder a un estímulo externo, como un cambio de temperatura, la aplicación de un esfuerzo o un cambio en la humedad o en el ambiente químico.
Por lo regular, un sistema basado en materiales inteligentes consisten en sensores y activadores.
PZT, aleaciones con memoria de forma de Ni-Ti, fluidos MR, geles de polímeros.
Estructurales
Diseñados para soportar algún tipo de esfuerzo.
Aceros, aleaciones de aluminio, concreto, fibra de vidrio, plásticos, madera.
según su enlace químico y el impacto en su estructura cristalina
Metales y aleaciones
En general, poseen buena conductividad eléctrica y térmica, además de resistencias relativamente altas, gran rigidez, ductilidad y resistencia al impacto.
aluminio, magnesio, zinc, hierro, titanio, cobre, níquel y aleaciones
Cerámicas
Materiales cristalinos inorgánicos
En general, no conducen bien el calor y deben calentarse a temperaturas altas para fundirse. Asimismo, son resistentes y duras, pero muy quebradizas.
SiC, Si3N4, ZrO2, Al2O3
Vidrios y vidrios cerámicos
Es un material amorfo, con frecuencia, derivado de algun líquido.
Amorfo se refiere a materiales que no poseen un arreglo regular y periódico de átomos.
Los vidrios-cerámicos se crean a partir de la formación de vidrios y la nucleación de cristales dentro de ellos.
ZerodurMR
Polímeros
Por lo general, son materiales orgánicos que se producen a través de la polimerización.
Buenos aislantes eléctricos y térmicos, con excepciones. Tienen muy buena razón resistencia/peso.
Termoplásticos
Sus cadenas moleculares no están conectadas de manera rígida. Tienen buena ductilidad y formabilidad.
Termoestables
Son más resistentes, pero más quebradizos; las cadenas moleculares están enlazadas de manera cruzada.
PEEK, Nailon y Polietileno
Semiconductores
Su conductividad eléctrica se encuentra ente los aislantes cerámicos y conductores metálicos.
Si, Ge
Materiales compuestos
La idea principal es combinar las propiedades de distintos materiales.
Concreto, madera laminada y fibra de vidrio
¿Cómo han evolucionado los materiales a través del tiempo?
Prehistoria
Edad antigua
Piedra tallada, adobe, mármol, madera, creación de mortero: mezcla de la cal, arena y piedra.
Edad media
Piedra finamente tallada, larga masa: arena cal y agua para unir rocas entre sí. Madera, materiales cerámicos como el azulejo, piedras labradas, yeso, mármol y pintura
Hormigón, ladrillos de barro cocido y vidrio
Edad Moderna
Mejoras en la madera para armazones de primera planta.
Edad contemporánea
El hierro sirve para obtener acero y aluminio. El acero toma gran importancia en la construcción.
Fundición: Producción de piezas metalicas a través de verter hierro calada a una aleación fundida sobre un molde hueco.
Cemento: mezcla de caliza y arcilla
Hormigón armado
Cristal
Piedra, ramas y pieles de animales
Mezclan tierra con cal agua o arena para crear adobe