Hablemos de Características de los materiales

Haciendo un poco de historia, en algún momento se convirtió en un reto el hacer grandes longitudes de cables superconductores cerámicos. Los superconductores cerámicos son frágiles, por lo que hacer grandes longitudes de cables era difícil. Por lo tanto, las técnicas de tratamiento de materiales tuvieron que ser desarrolladas para crear estos cables. Una forma de crear con éxito estos cables superconductores era llenar tubos de plata huecas con polvos de cerámica superconductora y luego dibujar cables.

Aunque el descubrimiento de los superconductores cerámicos causó mucha excitación, el camino hacia la traducción de ese descubrimiento en productos útiles se ha encontrado con muchos desafíos relacionados con la síntesis y el procesamiento de estos materiales.

Descubrimiento de materiales

A veces, los descubrimientos de nuevos materiales, fenómenos, o dispositivos están anunciados como revolucionario. Hoy, al mirar hacia atrás, el descubrimiento de 1948 del transistor basado en el silicio utilizado en los chips de computadora se considera revolucionario. Por otro lado, los materiales que han evolucionado durante un período de tiempo pueden ser igual de importante. Estos materiales se consideran como evolutivos que dan pie a la construcción de dispositivos sencillos y más complejos como los biorreactores fermentadores. Muchas aleaciones a base de hierro, cobre, y similares son ejemplos de materiales evolutivos que ahora se aplican de distinta manera a los tanques de acero inoxidable. Por supuesto, es importante reconocer que lo que se consideran como materiales evolutivos ahora, sí creó avances revolucionarios muchos años atrás. No es raro que los materiales o fenómenos que se descubrieron por primera vez y después de muchos años los productos o procesos comerciales aparecen en el mercado. La transición desde el desarrollo de materiales o procesos novedosos para aplicaciones comerciales o industriales útiles puede ser lento y difícil.

Examinemos otro ejemplo usando la ciencia de los materiales y la ingeniería. Observemos la» hoja de acero” utilizada en la fabricación de chasis del automóvil. El acero, en diferentes variantes como el inoxidable, como ustedes saben, se han utilizado en la fabricación de más de cien años. Aceros anteriores probablemente existían en una forma cruda durante la Edad de Hierro, hace miles de años.

En la fabricación de chasis de automóvil, se necesita un material que posea muy alta resistencia pero se forma fácilmente en los contornos aerodinámico. Otra consideración es la eficiencia del combustible, por lo que la chapa de acero también debe ser delgada y ligera. Las chapas de acero también deben ser capaces de absorber cantidades significativas de energía en el caso de un accidente, lo que aumenta la seguridad del vehículo. Estos son requisitos un tanto contradictorios. Por lo tanto, en este caso, los científicos de materiales están preocupados con la composición de la hoja de acero; la fuerza; densidad; propiedades de absorción de energía; y ductilidad (capacidad de conformación).

Los científicos de materiales examinarían de acero a nivel microscópico para determinar si sus propiedades se pueden modificar para cumplir con todos estos requisitos. También tendrían que procesar este material en un chasis del automóvil de una manera rentable. ¿El proceso de conformación en si afecta a las propiedades mecánicas del acero? ¿Qué tipo de recubrimientos se pueden desarrollar para que el acero sea resistente a la corrosión? También necesitamos saber si estos aceros pueden soldar fácilmente. A partir de esta discusión, se puede ver que muchas cuestiones deben tenerse en cuenta durante la selección del diseño y los materiales para cualquier producto como es el caso de los tanques de acero inoxidable.

Hay diferentes maneras de clasificar los materiales. Una forma es describir cinco grupos

1. metales y aleaciones;
2. cerámicas, vidrios y cerámicas de vidrio;
3. Los polímeros (plásticos); 4. semiconductores; y
4. materiales compuestos.

Los materiales en cada uno de estos grupos poseen diferentes estructuras y propiedades.