Clasificación de materiales:descripción completa con definiciones

En este artículo vamos a hablar sobre Clasificación de materiales en Ingeniería. Todo lo que usamos está hecho de algunos materiales. Según ciertas propiedades, se agrupan. Entendamos claramente la Clasificación.

Clasificación de Materiales

Los materiales sólidos se han agrupado convenientemente en tres clasificaciones básicas:metales , cerámica y polímeros . Este esquema se basa principalmente en la composición química y la estructura atómica, y la mayoría de los materiales se clasifican en un grupo distinto u otro, aunque existen algunos intermedios.

Además, existen otros tres grupos de importantes materiales de ingeniería:composites. , semiconductores y biomateriales .

Los composites consisten en combinaciones de dos o más materiales diferentes, mientras que
los semiconductores se utilizan debido a sus características eléctricas inusuales; los biomateriales se implantan en el cuerpo humano. A continuación se ofrece una breve explicación de los tipos de materiales y características representativas.

Clasificación de Materiales con Descripción

1. metales

Los materiales metálicos son normalmente combinaciones de elementos metálicos. Tienen un gran número de electrones no localizados; es decir, estos electrones no están ligados a átomos particulares. Muchas propiedades de los metales son directamente atribuibles a estos electrones. Los metales son muy buenos conductores de la electricidad y el calor y no son transparentes a la luz visible; una superficie de metal pulido tiene una apariencia brillante. Además, los metales son bastante fuertes, aunque deformables, lo que explica su amplio uso en aplicaciones estructurales.

2. Cerámica

Las cerámicas son compuestos entre elementos metálicos y no metálicos; con mayor frecuencia son óxidos, nitruros y carburos. La amplia gama de materiales que se incluyen en esta clasificación incluye cerámicas compuestas de minerales arcillosos, cemento y vidrio. Estos materiales suelen ser aislantes del paso de la electricidad y el calor, y son más resistentes a las altas temperaturas y los entornos hostiles que los metales y los polímeros. En cuanto al comportamiento mecánico, las cerámicas son duras pero muy quebradizas.

3. Polímeros

Otra clasificación de materiales son los polímeros. Los polímeros incluyen los materiales familiares de plástico y caucho. Muchos de ellos son compuestos orgánicos basados ​​químicamente en carbono, hidrógeno y otros elementos no metálicos; además, tienen estructuras moleculares muy grandes. Estos materiales suelen tener densidades bajas y pueden ser extremadamente flexibles.

4. Compuestos

Se han diseñado varios materiales compuestos que constan de más de un tipo de material. La fibra de vidrio es un ejemplo familiar, en el que las fibras de vidrio están incrustadas dentro de un material polimérico. Un compuesto está diseñado para mostrar una combinación de las mejores características de cada uno de los materiales que lo componen. La fibra de vidrio adquiere fuerza del vidrio y flexibilidad del polímero. Muchos de los desarrollos de materiales recientes han involucrado materiales compuestos.

5. Semiconductores

Los semiconductores tienen propiedades eléctricas que son intermedias entre los conductores eléctricos y los aislantes. Además, las características eléctricas de estos materiales son extremadamente sensibles a la presencia de concentraciones diminutas de átomos de impurezas, cuyas concentraciones pueden controlarse en regiones espaciales muy pequeñas. Los semiconductores han hecho posible el advenimiento de los circuitos integrados que han revolucionado por completo las industrias de la electrónica y la informática (sin mencionar nuestras vidas) durante las últimas dos décadas.

6. Biomateriales

Los biomateriales se emplean en componentes implantados en el cuerpo humano para reemplazar partes del cuerpo enfermas o dañadas. Estos materiales no deben producir
sustancias tóxicas y debe ser compatible con los tejidos corporales (es decir, no debe causar
reacciones biológicas adversas). Todos los materiales anteriores (metales, cerámicas, polímeros, compuestos y semiconductores) pueden usarse como biomateriales.

Materiales futuros

Estos son un complemento a la clasificación de materiales en ingeniería, ya que la ciencia y la tecnología están en constante evolución.

Los materiales inteligentes (o inteligentes) son una clase de materiales de vanguardia que se están creando actualmente y tendrán un gran impacto en muchas de nuestras tecnologías. La palabra “inteligente” sugiere que estos materiales pueden detectar cambios en su entorno y responder de formas preestablecidas a estos cambios, características que también se ven en los seres vivos. Además, la noción de "inteligente" se está utilizando para sistemas más complejos que combinan materiales inteligentes y tradicionales.

Algún tipo de sensor (que detecta una señal de entrada) y un actuador son componentes de un material (o sistema) inteligente (que realiza una función de respuesta y adaptación).

En reacción a los cambios de temperatura, campos eléctricos y/o campos magnéticos, se puede solicitar a los actuadores que modifiquen la forma, la ubicación, la frecuencia natural o las características mecánicas. Las aleaciones con memoria de forma, las cerámicas piezoeléctricas, los materiales magnetoestrictivos y los fluidos electrorreológicos/magnetorreológicos son los materiales más utilizados en los actuadores.

Las aleaciones con memoria de forma son metales que, cuando se cambia la temperatura, vuelven a su forma original después de ser deformados. Las cerámicas piezoeléctricas se expanden y contraen en respuesta a un campo (o voltaje) eléctrico aplicado; a medida que cambian sus dimensiones, también generan un campo eléctrico.

Conclusión

Estos fueron los tipos de materiales que encontramos y utilizamos en nuestro día a día. En base a esta clasificación de materiales los investigadores intentan mejorar la calidad o ayuda a estudiarlos más convenientemente.