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MATERIALES

“El mejor material es aquel que sirve para la finalidad propuesta con bajo coste para la manufactura y para la conservación de la pieza acabada en funcionamiento. Esto no siempre es fácil de encontrar y normalmente tenemos diferentes alternativas. Pero como el resultado de la máquina depende frecuentemente del material, es muy importante el acierto en su elección.”

Las fuerzas, por muy pequeñas que sean, producen deformaciones sobre los materiales, es por esto que resulta muy importante conocer las características de los materiales que estamos utilizando.

CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES

Los materiales sólidos se clasifican en tres grupos: metales, cerámicas y polímeros. Este esquema se basa en la composición química y en la estructura atómica. Por lo general, la mayoría encajan en un grupo u otro, aunque hay materiales intermedios. Además, existen otros dos grupos de importantes materiales técnicos: los compuestos (composite) y los semiconductores.

Los materiales compuestos constan de combinaciones de dos o más materiales diferentes, mientras que los semiconductores se utilizan por sus extraordinarias características eléctricas. Veamos brevemente los tipos de materiales y sus características más representativas.

METALES

Normalmente los materiales metálicos son combinaciones de elementos metálicos (aleación). Tienen gran número de electrones deslocalizados, que no pertenecen a ningún átomo en concreto. La mayoría de las propiedades de los metales se atribuyen a estos electrones. Los metales conducen perfectamente el calor y la electricidad y son opacos a la luz visible; la superficie metálica pulida tiene apariencia lustrosa. Además los metales son resistentes, aunque deformables, lo que contribuye a su utilización en aplicaciones estructurales.

CERÁMICAS

Los compuestos químicos constituidos por metales y no metales (óxidos, nitruros y carburos) pertenecen al grupo de las cerámicas, que incluye minerales de arcilla, cemento y vidrio. Por lo general se trata de materiales que son aislantes eléctricos y térmicos y que a elevada temperatura y en ambientes agresivos son más resistentes que los metales y los polímeros. Desde el punto de vista mecánico, las cerámicas son duras y muy frágiles.

POLÍMEROS

Los polímeros comprenden materiales que van desde los familiares plásticos al caucho. Se trata de compuestos orgánicos, basados en el carbono, hidrógeno y otros elementos no metálicos, caracterizados por la gran longitud de las estructuras moleculares. Los polímeros poseen densidades bajas y extraordinaria flexibilidad.

MATERIALES COMPUESTOS

Se han diseñado materiales compuestos formados por más de un tipo de material. La fibra de vidrio, que es vidrio en forma filamentosa embebido dentro de un material polimérico, es un ejemplo familiar. Los materiales compuestos están diseñados para alcanzar la mejor combinación de las características de cada componente. La fibra de vidrio es mecánicamente resistente debido al vidrio y flexible debido al polímero. La mayoría de los materiales desarrollados últimamente son materiales compuestos.

SEMICONDUCTORES

Los semiconductores tienen propiedades eléctricas intermedias entre los conductores y los aislantes eléctricos. Las características eléctricas de los semiconductores son extremadamente sensibles a la presencia de diminutas concentraciones de átomos de impurezas. Estas concentraciones de deben controlar en regiones espaciales muy pequeñas. Los semiconductores posibilitan la fabricación de los circuitos integrados que han revolucionado, en las últimas décadas, la industria electrónica y de ordenadores.

Esta es la clasificación esquemática de los materiales:

Clasificación de los materiales

Y un aspecto que resulta fundamental de los materiales es conocer sus propiedades:

Propiedades de los materiales
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