Materiales en la Ingeniería: Clasificación, Propiedades y la Era del Plástico

Materiales en la Ingeniería: Clasificación y Propiedades

1. Definición y Clasificación de Materiales: Son sustancias que nos permiten fabricar objetos.

Tipos de Materiales

• Materiales Naturales: Se obtienen directamente del medio mediante técnicas que no implican la transformación de su naturaleza primaria; por ejemplo, maderas y rocas.
• Materiales Transformados: Sufren algún tipo de elaboración previa a su utilización; por ejemplo, la gasolina, que deriva del petróleo.
• Materiales Sintéticos: Fabricados de forma artificial por el ser humano mediante procesos químicos industriales.

Propiedades de Materiales Sólidos

1. Metálicos: Rígidos pero dúctiles, conducen calor y electricidad, reflejan la luz y tienen alta densidad.
2. Cerámicos: Materiales inorgánicos con baja ductilidad, dureza, fragilidad y puntos de fusión elevados. Incluyen cerámicas tradicionales y nuevas cerámicas de alta tecnología.
3. Polímeros: Moléculas orgánicas de gran tamaño.
   • Naturales: Parte de los seres vivos o producidos por ellos; por ejemplo, caucho natural o hule.
   • Sintéticos: Producidos industrialmente a partir de moléculas más pequeñas llamadas monómeros; por ejemplo, nailon o celofán.
4. Materiales Compuestos: Formados por dos o más materiales; por ejemplo, el cemento o los neumáticos. Un componente proporciona fuerza y otro los une.

Propiedades de los Materiales

2. Propiedades de los Materiales: La elección de un material determinado depende principalmente de sus propiedades.

• Propiedades Electromagnéticas: Conductividad, relacionada con la electricidad y los campos magnéticos.
• Propiedades Térmicas: Carácter refractario, calor y temperatura.
• Propiedades Químicas: Resistencia a la oxidación, dependiendo de la manera en que reacciona el material.
• Propiedades Mecánicas: Describen el comportamiento del material frente a las fuerzas.
  • Dureza: Resistencia de un material a ser perforado.
  • Tenacidad: Capacidad de un material de no deformarse.
  • Plasticidad: Capacidad de un material de deformarse por una fuerza y conservar la forma.
  • Elasticidad: Capacidad de un material de recuperar su forma original.
  • Ductilidad: Capacidad de un material de experimentar grandes deformaciones.
  • Maleabilidad: Capacidad de un material de sufrir una deformación plástica.

Usamos materiales por sus propiedades: el vidrio se utiliza en puertas y ventanas porque es transparente, el cobre para fabricar cables eléctricos. Se usa: acero para fabricar herramientas, caucho para neumáticos de automóviles, aluminio y sus aleaciones para la industria aeronáutica, níquel y cromo para recubrir objetos de hierro, cemento para construcción, papel para escribir y líquido anticongelante para circuitos de refrigeración.

La Era del Plástico

3. Era del Plástico: La revolución de los plásticos en el siglo XX se logró a partir de derivados del petróleo. Los polímeros sintéticos son macromoléculas formadas por la unión de moléculas llamadas monómeros.

Problemas Medioambientales

• No reutilizables.
• No biodegradables.

Características

• Alta plasticidad.
• Alta resistividad eléctrica.
• Alta elasticidad.

Comportamiento

• Termoplásticos: Se ablandan con calor, por lo que son fácilmente moldeables, manteniendo la forma al enfriarse; por ejemplo, polietileno o poliestireno.
• Termoestables: Estructura altamente reticulada, responsable directa de las altas resistencias mecánicas y físicas; por contra, esta estructura altamente reticulada aporta una baja elasticidad; por ejemplo, poliuretano.
• Elastómeros: Solo pueden fundirse una vez, pero tienen un elevado grado de elasticidad y adherencia; por ejemplo, neopreno.