Ciència dels Materials: Innovació i Impacte en la Societat

Ciència dels Materials

Els nous materials milloren la qualitat de vida. La ciència dels materials estudia el seu disseny, costos i beneficis.

Els materials han impulsat el desenvolupament econòmic i social. Actualment, la recerca es fa des de la ciència i l'enginyeria.

Aquesta ciència estudia propietats, tècniques de processament i comportament. És interdisciplinària (física, química i biologia) i aplicada, buscant sostenibilitat.

Estructura: Nivells

Les propietats depenen de l'estructura: atòmica, microestructura i macroestructura.

El comportament del material no és la suma dels components. Els defectes, com intersticials o vacants, són clau. Molts materials són amorfs.

Tipus de Materials

Classificació: naturals i artificials; metalls, ceràmiques i polímers.

Metalls

Elements electropositius amb xarxa cristal·lina. Bons conductors, densos, sòlids i amb punt de fusió alt. Formen aliatges (ex: bronze).

Nous Metalls

Aliatges amb memòria de forma.

Ceràmiques

Compostos de silicats o elements metàl·lics i no metàl·lics. Refractaris, inorgànics, no metàl·lics, cristal·lins (excepte vidres). Durs, fràgils i resistents.

Noves Ceràmiques

Ceràmiques intel·ligents (sensors) i superdures.

Polímers

Molècules grans de monòmers. Naturals (DNA) o sintètics. Resistència mecànica i elasticitat variable. Baixa conductivitat.

Biomaterials

Compatibles amb teixits vius (ex: titani).

Materials Eficients

Fibra de Carboni

Resistent i lleugera. Compost de polímer reforçat amb fibres de carboni. Bon aïllant tèrmic, ignífug. Alt cost.

Món Global

Fibres Òptiques

Vidre o plàstic. Transmeten llum amb reflexió total. Més informació que el coure, lleugeres, flexibles i barates.

Díodes Làser i LED

Dispositius ceràmics semiconductors. Petits, de baix consum, reemplaçables i duradors.

Nanotecnologia

Manipulació de la matèria a escala nanomètrica. Impacte en les nostres vides, amb avantatges i riscos.

Escala Nano

1 nanòmetre = 10^-9 m. Importància de les interaccions intermoleculars i la física quàntica.

Nous Instruments

Microscopi d'efecte túnel (STM) i microscopis de força atòmica (AFM).