Clasificación y Propiedades Fundamentales de Materiales Avanzados en Ingeniería

I. Clasificación de Metales

Metales Ferrosos

• Componente principal: Hierro.
• Propiedades destacadas: Gran resistencia a la tracción y gran dureza.
• Desventaja principal: Susceptibilidad a la corrosión (ejemplo: el acero).

Metales No Ferrosos

• No contienen hierro.
• Presentan menor resistencia a la tracción y menor dureza en comparación con los ferrosos.
• Son *más resistentes* a la corrosión.
• Ejemplos: Aluminio, cobre, níquel, magnesio, plomo, zinc, silicio, titanio, tantalio.

II. Fenómenos de Deterioro: La Corrosión

Definición de Corrosión

Es el deterioro de un material debido a una reacción química.

Corrosión Electroquímica

Se produce por el intercambio de electrones con agentes externos, un proceso que en los metales ocurre con gran facilidad.

Estrategias para Prevenir la Corrosión

1. Elegir materiales intrínsecamente resistentes a la corrosión.
2. Aplicar recubrimientos mediante pinturas o procesos de galvanizado.

III. Materiales Poliméricos

Los Plásticos

Son polímeros que, al ser sometidos a una fuerza, experimentan una deformación irreversible. Su principal problemática ambiental es que no son biodegradables.

Caucho Sintético

• Se obtiene a partir de hidrocarburos.
• Presenta alta elasticidad y flexibilidad.
• Posee propiedades de repelencia al agua y actúa como aislante térmico y eléctrico.
• Aplicaciones comunes: Pelotas de golf, calzado.

Fibras Sintéticas

Son polímeros utilizados en la fabricación de tejidos. Pueden obtenerse a partir de fuentes como el carbono, alquitrán o amoníaco.

Características de las Fibras Sintéticas

• Son elásticas, ligeras y muy resistentes.
• Pueden ser teñidas sin que el color destiña fácilmente.

IV. Materiales Cerámicos

Son sólidos inorgánicos no metálicos. Las materias primas principales en su fabricación son las arcillas, los feldespatos y el cuarzo, a los cuales se les añaden colorantes y desengrasantes.

Propiedades de la Cerámica

• Gran resistencia térmica, mecánica y a la corrosión.
• Buen aislamiento térmico y eléctrico.

V. Nanotecnología y Nanomateriales

Nanotecnología

Conjunto de técnicas que permiten ejercer la ingeniería a nivel atómico. Facilita la creación de estructuras artificiales a escala nanométrica con propiedades específicas, logrando una regularidad geométrica perfecta y ausencia de impurezas.

Aplicaciones de la Nanotecnología

• Sensores para medicina.
• Materiales más ligeros y fuertes.
• Energía fotovoltaica.
• Cremas de protección solar y gafas especializadas.

Nanotubos de Carbono (NTC)

Son tubos cuya sección presenta un diámetro de unos pocos nanómetros y una longitud que puede alcanzar el orden de los milímetros.

Tipos de Nanotubos de Carbono

1. De Capa Única (SWCNT)

Las paredes del tubo están formadas por una única y fina capa de moléculas de carbono.

2. De Capa Múltiple (MWCNT)

Formados por varias capas concéntricas.

Características Generales de los NTC

• Pueden funcionar como aislantes, semiconductores o conductores.
• Presentan gran elasticidad en la dimensión axial (longitudinal).
• Alta conductividad térmica en la dimensión axial.
• Son materiales duros.
• Ofrecen un mejor ángulo de visión (en ciertas aplicaciones ópticas).
• Son químicamente inertes y biológicamente compatibles.