Ciencia de los Materiales
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i.1 Introducción Ciencia: Estructura + Constituyentes + Métodos ∼ Propiedades Ingenierı́a: Propiedades + Anál. técnico + Economı́a + Ecologı́a + . . . → Selección Propiedades = respuesta Mecánicas Térmicas Eléctricas Magnéticas Ópticas Quı́micas de Dispersión a estı́mulo Deformación, rotura Capacidad calorı́fica, cond. térmica Permitividad, conductividad Susceptibilidad Índice de refracción Afinidad quı́mica Función de estructura Fuerza aplicada Calor ~ H(t) ~ Campo E, ~ E(t) ~ Campo H, Campos e-m Reactivos Partı́culas Proceso de uso Condiciones ambientales Degradación selección Propiedades requeridas MATERIAL Presupuesto elección Historia: edad de piedra (piedras, arcilla, madera, cuero,. . . ) edad del bronce (par. T , c; modificación de propiedades) .. . finales s.XIX: Tabla periódica (∼ propiedades) s.XX: Ciencia © W. González-Viñas Clasificaciones Materiales simples Materiales hı́bridos Según sus componentes •Elementos simples •Monoatómicos •Poliatómicos •Compuestos •Diatómicos •Poliatómicos •Macromoleculares (orgánicos, inorgánicos) •Mezclas ) •Homogéneas Escalas: atómica, microscópica, mesoscópica, macroscópicas •Heterogéneas © W. González-Viñas Según su enlace •Iónico (aislantes, cerámicas, metal–no metal) 3–8 eV/átomo •Iónico-covalente •Covalente (polı́meros, cerámicas, . . .) •Metálico (metales) 0.7 eV/átomo (Hg) - 8.8 eV/átomo (W) •Van der Waals •Dipolo inducido fluctuante H2, Cl2, . . . 0.1 eV/átomo •Dipolo inducido – molécula polar HCl, . . . 0.1 eV/átomo •Enlace de H (dipolo permanente) H2O, NH3, . . . 0.5 eV/átomo •Pseudoenlace Según sus propiedades eléctricas •Conductores R ↓, T ↑⇒ R ↑ Na, K, Fe, Ag •Semimetales R >metales, T ↑⇒ R ↑ C (grafito), As, Sb, Bi, . . . •Semiconductores R >metales, T ↑⇒ R ↓ Si, Ge, As, AsGa, . . . •Aislantes R ↑↑ NaCl, . . . •Superconductores R ≈ 0 Según su estructura cristalina •Monocristalinos (Orden de largo alcance, periodicidad, ξ ∼ L) •Policristalinos (Orden de largo alcance, periodicidad, ξ L) •Vı́treos (Orden de corto alcance ∼ distancia interatómica) •Amorfos (Desorden total) •Cuasicristalinos (Orden de largo alcance, no periodicidad) •Semicristalinos (Orden en los polı́meros) •Orden parcial i.2 i.3 Propiedades (Clasificación: convenio) Conductores: Combinaciones de elementos metálicos Muchos electrones deslocalizados (Banda de conducción) Conducen bien: calor, electricidad. Opacos a la luz visible Resistentes, deformables Cerámicas: Compuestos metal + no metal Aislantes eléctricos y térmicos T altas y quı́mica agresiva → más resistentes que metales y polı́meros Duros y frágiles Polı́meros: Compuestos orgánicos (casi siempre) de gran longitud Baja densidad Flexibles y/o elásticos Semiconductores: Propiedades intermedias a los metales y a los aislantes Muy sensibles a las impurezas y a T Hı́bridos: Más de un tipo de material Diseñados para tener mejores propiedades (p. ej: fibra de vidrio) © W. González-Viñas
