Clasificación Funcional de Materiales
Podemos clasificar los materiales con base en si la función más importante que realizan es mecánica (estructural), biológicos, eléctrico, magnético, u óptico.
Los materiales ligeros aeroespaciales como la madera y una aleación de aluminio (que accidentalmente fortaleció aún más la aleación utilizada para la fabricación del motor al recoger el cobre del molde utilizado para la fundición) se utilizó en elhistórico vuelo de los hermanos Wright. Las aleaciones de aluminio, plásticos, sílice para las tejas del transbordador espacial, materiales compuestos de carbono-carbono, y muchos otros materiales pertenecen a esta categoría.
Biomedicina. Nuestros huesos y los dientes están hechos, en parte, de un material cerámico formado naturalmente conocido como hidroxiapatita. Una serie de órganos artificiales, piezas de recambio óseo, stents cardiovasculares, aparatos de ortodoncia y otros componentes se hacen usando diferentes plásticos, aleaciones de titanio y aceros inoxidables no magnéticos. Sistemas de imágenes ultrasónicas hacen uso de la cerámica conocida como PZT (plomo titanato de circonio). Los imanes usados para formación de imágenes de resonancia magnética hacen uso de superconductores a base de estaño de niobio metálico.
Materiales electrónicos. Como se ha mencionado antes, los semiconductores, tales como las hechas de silicio, se utilizan para hacer circuitos integrados para los chips de computadora. El titanato de bario (BaTiO3), óxido de tántalo (Ta2O5), y muchos otros materiales dieléctricos se utilizan para hacer condensadores cerámicos y otros dispositivos. Los superconductores se usan en la fabricación de potentes imanes. Cobre, aluminio, y otros metales se usan como conductores en la transmisión de energía y en la microelectrónica.
La tecnología energética y tecnología ambiental. La industria nuclear utiliza materiales tales como dióxido de uranio y plutonio como combustible. Numerosos otros materiales, tales como vasos y aceros inoxidables, se utilizan en el manejo de materiales nucleares y la gestión de residuos radio- activos. Las nuevas tecnologías relacionadas con las baterías y pilas de combustible hacen uso de muchos materiales cerámicos tales como óxido de circonio (ZrO2) y polímeros. La tecnología de las baterías ha adquirido una importancia significativa debido a la necesidad de muchos dispositivos electrónicos que requieren de mayor duración y potencia portátil. Las pilas de combustible también se están utilizando en algunos coches. La industria del petróleo y los aceites utiliza zeolitas, alúmina, y otros materiales como sustratos catalizadores. Utilizan Pt, Pt / Rh y muchos otros metales como catalizadores.
Muchas de las tecnologías de membrana para la purificación de líquidos y gases hacen uso de la cerámica y plásticos. La energía solar se genera utilizando materiales como el silicio cristalino y silicio amorfo (a: Si: H).
Materiales magnéticos. Los ordenadores discos duros hacen uso de muchos cerámicos, metálicos y materiales poliméricos. Algunos discos duros de los ordenadores se hacen usando las aleaciones a base de aleaciones de cromo-cobalto-platino tantalum- (Co-Pt-Ta-Cr). Muchos ferritas magnéticas se utilizan para hacer inductores y componentes para las comunicaciones inalámbricas. Aceros a base de hierro y silicio se utilizan para hacer núcleos de transformador.
Fotónica o materiales ópticos de sílice. Se utiliza ampliamente para la fabricación de fibras ópticas. Más diez millones de kilómetros de fibra óptica se han instalado en todo el mundo. Materiales ópticos se utilizan para la fabricación de detectores de semiconductores y láseres utilizados en sistemas de comunicaciones de fibra óptica y otras aplicaciones. Del mismo modo, granate de alúmina (Al2O3) y de itrio aluminio (YAG) se utilizan para la fabricación de láseres. El silicio amorfo se utiliza para hacer las células solares y módulos fotovoltaicos. Los polímeros se utilizan para hacer las pantallas de cristal líquido (LCD).
Los materiales inteligentes. Un material inteligente pueden percibir y responder a un estímulo externo, tal como un cambio en la temperatura, la aplicación de una tensión, o un cambio en la humedad o ambiente químico. Por lo general, un sistema basado en maeriales inteligentes consiste en sensores y actuadores que leen los cambios e inician una acción. Un ejemplo de un material inteligente de forma pasiva es el titanato de plomo circonio (PZT) y aleaciones con memoria de forma. Cuando se procesa adecuadamente, el PZT puede ser sometido a una tensión y se genera un voltaje. Este efecto se utiliza para hacer que los dispositivos tales como generadores de chispa para parrillas de gas y sensores que pueden detectar objetos bajo el agua como peces y submarinos. Otros ejemplos de materiales inteligentes incluyen el imán o geológicos o fluidos MR. Estos son pinturas magnéticas que responden a los campos magnéticos y se utilizan en sistemas de suspensión de automóviles. Otros ejemplos de materiales y sistemas inteligentes son las gafas fotocromáticas y espejos de oscurecimiento automático a base de materiales electrocrómicos.
Los materiales estructurales. Estos materiales están diseñados para soportar algún nivel de estrés. Aceros, hormigón y materiales compuestos se utilizan para hacer los edificios y puentes.
Aceros, vidrios, plásticos y materiales compuestos también se utilizan ampliamente para la industria automotriz. A menudo, en estas aplicaciones, se necesitan combinaciones de resistencia, rigidez y dureza bajo en diferentes condiciones de temperatura y de carga.