Fundamentos de Materiales: Propiedades, Estructura y Clasificación
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Clasificación y Propiedades de Materiales
Metales y Aleaciones
Una aleación es un metal que contiene adiciones de uno o más metales o no metales. Los metales tienen buenas conductividades eléctricas y térmicas; además, poseen resistencias altas, rigidez, ductilidad y resistencia al impacto. Las aleaciones pueden mejorar una propiedad específica o permitir mejores combinaciones.Cerámicas
Pueden definirse como materiales cristalinos inorgánicos. No son buenos conductores de calor y deben calentarse a temperaturas muy altas antes de fundirse; también son resistentes y duros, pero quebradizos. Tienen una resistencia excepcional bajo compresión.Polímeros
Son materiales orgánicos, producidos por medio de la polimerización, la cual ocurre cuando se combinan moléculas pequeñas para producir unas más grandes. Los más comunes son buenos aislantes eléctricos y térmicos. Poseen una resistencia más baja que los otros tipos, pero tienen una muy buena razón resistencia/peso.Tipos de Polímeros:
- Termoplásticos: Tienen cadenas moleculares grandes, las cuales no están conectadas de manera rígida; pero poseen buena ductilidad y formabilidad.
- Termoestables: Son más resistentes pero quebradizos, debido a que sus cadenas moleculares están enlazadas de forma cruzada.
- Plásticos: Contienen aditivos que mejoran las propiedades de los polímeros.
Vidrios y Vidrios-Cerámicos
El vidrio es un material amorfo, es decir, no posee un arreglo regular y periódico de átomos. Los vidrios pueden tratarse de manera térmica para hacerlos más resistentes.Semiconductores
Han permitido la era de la información. Su nivel de conductividad puede ser controlado para producir dispositivos electrónicos.Materiales Compuestos
Su objetivo es combinar las propiedades de distintos materiales. Son formados a partir de dos o más materiales, lo cual genera propiedades que no se encuentran en un material simple.Conceptos Fundamentales de Materiales
Números Cuánticos
Principal (n), Acimutal (l), Magnético (m), Espín (ms).Valencia
Es el número de electrones que contiene un átomo que participan en el enlace o en las reacciones químicas. Por lo general, es el número de electrones en los niveles de energía externos (s y p). Está relacionada con la capacidad del átomo para entrar en combinación química con otros elementos.Electronegatividad
Describe la tendencia de un átomo a ganar un electrón.Estructura y Propiedades Cristalinas
Orden de Corto Alcance
Orden que tiene un material cuando el arreglo espacial de los átomos solo se extiende a los átomos vecinos más cercanos.Orden de Largo Alcance
Orden que tiene un material cuando el arreglo atómico espacial se extiende sobre escalas de longitud de 10 nm o superiores.Material Amorfo
Cualquier material que solo tiene un orden de corto alcance de átomos o iones; es decir, un material no cristalino.Material Cristalino
Tiene una estructura definida, la cual se repite periódicamente en el material formando una red.Red
Colección de puntos de red. Es una línea de puntos separados entre sí por una distancia igual; puede ser uni-, bi- o tridimensional.Puntos de Red:
Se arreglan en un patrón periódico, de tal manera que los entornos de cada punto en la red sean idénticos. Se localizan en las esquinas de las celdas unitarias, y en sus caras o centro.