Capítulo 1 (Askeland y Wright, 2017)

El caso de la chasis de un automóvil

Alambre de cobre

Materiales compuestos (composites)

Polímeros y propiedades eléctricas

1. Metales y aleaciones

2. Cerámicas, vidrios y vidrios cerámicos

3. Polímeros (plásticos)

4. Semiconductores y

5. Materiales compuestos

Buenas conductividades eléctricas y térmicas

Resistencias relativamente altas, gran rigidez, ductilidad o formabilidad y resistencia al impacto

Los materiales son buenos aislantes térmicos y que además tienen la propiedad de tener una temperatura de fusión y resistencia en compresión elevadas. Asimismo, su módulo de Young (pendiente hasta el límite elástico que se forma en un ensayo de tracción) también es muy elevado (lo que llamamos fragilidad).

El vidrio es un material inorgánico duro, frágil, transparente y amorfo que se encuentra en la naturaleza, aunque también puede ser producido por el ser humano: a 1500 °C a partir de arena de sílice (SiO2), carbonato de sodio (Na2CO3) y caliza (CaCO3). El término «cristal» es utilizado de forma incorrecta como sinónimo de vidrio: ¡un sólido amorfo no puede ser al mismo tiempo cristalino!

Los polímeros (del griego: πολυς[polys] "mucho" y μερος [meros] "parte" o "segmento") son macromoléculas (generalmente orgánicas) formadas por la unión mediante enlaces covalentes de una o más unidades simples llamadas monómeros. Estos forman largas cadenas que se unen entre sí por fuerzas de Van der Waals, puentes de hidrógeno o interacciones hidrofóbicas. Los polímeros tienen elevadas masas moleculares, que pueden alcanzar incluso millones de UMAs.

El almidón, la celulosa, la seda y el ADN son ejemplos de polímeros naturales y el nailon, el polietileno y la baquelita de polímeros sintéticos.

Semiconductor es un elemento que se comporta como un conductor o como un aislante dependiendo de diversos factores, como por ejemplo el campo eléctrico o magnético, la presión, la radiación que le incide, o la temperatura del ambiente en el que se encuentre.

• Están formados por dos o más componentes distinguibles físicamente y separables mecánicamente.

• Presentan varias fases químicamente distintas, completamente insolubles entre sí y separadas por una interfase.

• Sus propiedades mecánicas son superiores a la simple suma de las propiedades de sus componentes (sinergia).

• No pertenecen a los materiales compuestos los materiales polifásicos, como las aleaciones metálicas, en las que mediante un tratamiento térmico se cambia la composición de las fases presentes.

Comparativa de distintos materiales

Los materiales se pueden clasificar con base en la función más importante que desempeñan, es decir, si dicha función es mecánica (estructural), biológica, eléctrica, magnética u óptica

El término “estructura” se refiere al arreglo de los átomos de un material; a la estructura a una escala microscópica se le conoce como “microestructura”

Con frecuencia, las relaciones estructura-propiedad de los materiales fabricados con componentes son influidas por el entorno al que el material está sometido durante su uso. Esto puede incluir la exposición a altas o bajas temperaturas, esfuerzos cíclicos, impacto súbito, corrosión u oxidación. Estos efectos deben considerarse en el diseño para asegurar que los componentes no fallen de forma inesperada.

Razones resistencia/peso de diversos materiales