Clasificación de Materiales: Cerámicos, Polímeros y Compuestos

Cerámicos: Propiedades y Estructuras (No Metales)

Definición

Materiales inorgánicos no metálicos, compuestos por enlaces iónicos o covalentes entre metales y no metales.

Propiedades Clave de los Cerámicos

• Alta dureza y resistencia a la compresión: Ideales para aplicaciones donde se requiere soportar cargas sin deformarse.
• Fragilidad: Se rompen fácilmente bajo impacto o esfuerzos de tracción debido a la poca movilidad de los planos cristalinos.
• Resistencia térmica: Soportan altas temperaturas sin degradarse.
• Aislantes eléctricos y térmicos: Propiedad útil en componentes electrónicos y revestimientos térmicos.
• Alta resistencia química: No se corroen fácilmente, incluso en entornos agresivos.

Estructuras Cristalinas Comunes

• Cúbica centrada en las caras (FCC): Ejemplo: óxido de magnesio (MgO).
• Hexagonal compacta (HCP): Ejemplo: nitruro de boro (BN).
• Red tridimensional compleja: Sílice (SiO₂), como en el cuarzo.
• Amorfa: Vidrios, que no tienen un orden cristalino definido.

Polímeros: Clasificación, Estructura y Aplicaciones

Definición

Sustancias formadas por cadenas largas de moléculas llamadas macromoléculas, creadas por la repetición de unidades básicas (monómeros).

Propiedades de los Polímeros

• Baja densidad: Son livianos, lo que los hace ideales para aplicaciones donde el peso es crítico.
• Flexibilidad: Algunos son muy elásticos (como los elastómeros).
• Resistencia química: Resisten la acción de ácidos, bases y solventes.
• Aislantes eléctricos y térmicos: Útiles en la industria eléctrica.
• Dependencia térmica:
  • Termoplásticos: Su forma se altera con el calor.
  • Termoestables: Mantienen su estructura al calentarse.

Clasificación por Estructura Molecular y Comportamiento

• Estructuras primarias:
  • Lineales: Cadenas simples. Ej. Polietileno (PE).
  • Ramificados: Con cadenas secundarias. Ej. Polipropileno (PP).
  • Reticulados: Con enlaces cruzados entre cadenas. Ej. Resinas epoxi, caucho vulcanizado.
• Tipos según comportamiento térmico:
  • Termoplásticos:
    • Polietileno (PE): Envases, tuberías.
    • Policarbonato (PC): Ventanas de seguridad, discos ópticos.
  • Termoestables:
    • Resinas epoxi: Adhesivos, recubrimientos.
  • Elastómeros:
    • Caucho: Llantas, sellos, mangueras.

Materiales Compuestos: Matriz, Refuerzo y Aplicaciones Avanzadas

Definición

Sistemas heterogéneos diseñados para mejorar propiedades específicas. Combinan dos fases principales:

• Matriz: Sostiene y distribuye la carga (puede ser polímero, metal o cerámica).
• Refuerzo: Incrementa la resistencia y rigidez (puede ser fibra, partículas o láminas).

Propiedades Destacadas

• Alta relación resistencia/peso: Los hace ideales para aplicaciones aeroespaciales y automotrices.
• Resistencia a la fatiga y al desgaste.
• Resistencia personalizada: Las propiedades pueden ajustarse según el diseño del refuerzo y la matriz.

Clasificación por Tipo de Matriz

• Compuestos de Matriz Polimérica (PMC):
  • Matriz: Polímeros como epoxi o poliéster.
  • Refuerzo: Fibra de vidrio, fibra de carbono.
  • Uso: Aviones, cascos, equipos deportivos.
• Compuestos de Matriz Metálica (MMC):
  • Matriz: Aluminio, titanio.
  • Refuerzo: Cerámicas (SiC, Al₂O₃).
  • Uso: Industria automotriz y aeroespacial.
• Compuestos de Matriz Cerámica (CMC):
  • Matriz: Alúmina o carburo de silicio.
  • Refuerzo: Fibra cerámica.
  • Uso: Revestimientos de turbinas y frenos de aviones.