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Un material es una sustancia o mezcla de sustancias que constituye un objeto . Los materiales pueden ser puros o impuros, materia viva o inerte. Se clasifican según sus propiedades físicas y químicas , su origen geológico o su función biológica . La ciencia de los materiales estudia los materiales, sus propiedades y sus aplicaciones.
Las materias primas pueden procesarse de diferentes maneras para influir en sus propiedades, mediante purificación, modelado o la introducción de otros materiales. Se pueden producir nuevos materiales a partir de materias primas mediante síntesis .
En la industria, los materiales son insumos para los procesos de fabricación para producir productos o materiales más complejos, [ 1 ] y la naturaleza y cantidad de materiales utilizados pueden formar parte del cálculo del costo de un producto o entrega bajo contrato, como cuando los costos del contrato se calculan sobre la base de " tiempo y materiales ". [ 2 ]
Elementos históricos
Los materiales trazan la historia de la humanidad. Las tres edades prehistóricas ( Edad de Piedra , Edad de Bronce , Edad de Hierro ) fueron sucedidas por edades históricas: la edad del acero en el siglo XIX, la edad del polímero a mediados del siglo siguiente (edad del plástico) y la edad del silicio en la segunda mitad del siglo XX. [ 3 ]
Clasificación por uso
Los materiales se pueden clasificar a grandes rasgos en función de su uso, por ejemplo:
- Los materiales de construcción se utilizan para la construcción.
- Los materiales aislantes para la construcción se utilizan para retener el calor dentro de los edificios.
- Los materiales refractarios se utilizan para aplicaciones de alta temperatura.
- Los materiales nucleares se utilizan para la energía nuclear y las armas.
- Los materiales aeroespaciales se utilizan en aeronaves y otras aplicaciones aeroespaciales.
- Los biomateriales se utilizan en aplicaciones que interactúan con sistemas vivos.
La selección de materiales es un proceso para determinar qué material debe utilizarse para una aplicación determinada.
Clasificación por estructura
La estructura relevante de los materiales tiene una escala de longitud diferente según el material. La estructura y composición de un material se pueden determinar mediante microscopía o espectroscopia .
Microestructura
En ingeniería , los materiales se pueden clasificar según su estructura microscópica: [ 4 ] : 15–17
- Plásticos : una amplia gama de materiales sintéticos o semisintéticos que utilizan polímeros como ingrediente principal.
- Cerámica : sólidos inorgánicos , no metálicos .
- Vidrios : sólidos amorfos
- Cristales : material sólido cuyos constituyentes (como átomos , moléculas o iones ) están dispuestos en una estructura microscópica altamente ordenada, formando una red cristalina que se extiende en todas direcciones.
- Metales : elementos químicos puros o combinados con un comportamiento de enlace químico específico.
- Aleaciones : una mezcla de elementos químicos de los cuales al menos uno suele ser un metal.
- Polímeros : materiales basados en largas cadenas de carbono o silicio.
- Híbridos : Combinaciones de múltiples materiales, por ejemplo, materiales compuestos .
Estructura a mayor escala
Un metamaterial es cualquier material diseñado para tener una propiedad que no se encuentra en los materiales que se dan de forma natural, generalmente mediante la combinación de varios materiales para formar un compuesto y/o ajustando la forma , la geometría , el tamaño , la orientación y la disposición para lograr la propiedad deseada. [ 5 ]
En las espumas y los textiles , la estructura química es menos relevante para las propiedades inmediatamente observables que las características del material a mayor escala: los agujeros en las espumas y el tejido en los textiles.
Clasificación por propiedades
Los materiales pueden compararse y clasificarse según sus propiedades físicas a gran escala.
Propiedades mecánicas
Las propiedades mecánicas determinan cómo responde un material a las fuerzas aplicadas . Algunos ejemplos son: rigidez , resistencia , tenacidad y dureza .
Propiedades térmicas
Los materiales pueden degradarse o sufrir cambios en sus propiedades a diferentes temperaturas. Las propiedades térmicas también incluyen la conductividad térmica y la capacidad calorífica del material , relacionadas con la transferencia y el almacenamiento de energía térmica por parte del mismo.
Otras propiedades
Los materiales pueden compararse y clasificarse mediante cualquier medida cuantitativa de su comportamiento en diversas condiciones. Entre las propiedades adicionales destacables se incluyen el comportamiento óptico, eléctrico y magnético de los materiales. [ 4 ] : 5–7
Véase también
- Hyle , término griego, relevante para la filosofía de la materia.
- Categoría: Materiales
Referencias
- ↑ "Definición de MATERIAL" . Merriam-Webster . 2023-08-20 . Consultado el 2023-08-29 .
- ↑ Korotya, Eugeniya (12 de junio de 2019). "Tiempo y materiales vs. precio fijo: ¿Cuál elegir para tu proyecto?" . Medium . Recuperado el 27 de marzo de 2025 .
- ↑ "Materiales que moldearon la historia | Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales – UNSW Sydney" . Sitios de UNSW . Consultado el 29 de agosto de 2023 .
- 1 2 Ashby, Michael; Shercliff, Hugh; Cebon, David (2010). Ingeniería, ciencia, procesamiento y diseño de materiales (2.ª ed.). Oxford: Elsevier. ISBN 9781856178952.
- ↑ Kshetrimayum, RS (enero de 2005). "Una breve introducción a los metamateriales". IEEE Potentials . 23 (5): 44– 46. doi : 10.1109/MP.2005.1368916 . ISSN 0278-6648 . S2CID 36925376 .
Enlaces externos
- Materiales
- Ciencias de los materiales