Ci??ncia de materials
De Viquip??dia
La ci??ncia de materials implica investigar la relaci?? entre l'estructura i les propietats dels materials. D'altra banda, l'enginyeria de materials es fonamenta en les relacions propietats-estructura i disenya o projecta l'estructura d'un material per aconseguir un conjunt predeterminat de propietats. Conv?? matitzar aquesta difer??ncia, donat que sovint es presta a confusi??.
La ci??ncia de materials ??s un camp multidisciplinar que estudia coneixements fonamentals sobre les propietats f??siques macrosc??piques dels materials i els aplica en diverses ??rees de la ci??ncia i l'enginyeria, aconseguint que aquests puguin ser utilitzats en obres, m??quines i eines diverses, o convertits en productes necessaris o requerits per la societat.
Inclou elements de la f??sica aplicada i la qu??mica, aix?? com les enginyeries qu??mica, mec??nica, civil i el??ctrica. En els ??ltims anys tamb?? s'hi ha afegit la nanoci??ncia i la nanotecnologia, gr??cies a les investigacions i als aven??os tecnol??gics.
Tot i els espectaculars progresos en el coneixement i en el desenvolupament dels materials en els ??ltims anys, el constant desafiament tecnol??gic requereix materials cada cop m??s sofisticats i especialitzats.
Taula de continguts |
[edita] Hist??ria
Hist??ricament, el desenvolupament i l'evoluci?? de les societats han estat ??ntimament vinculats a la capacitat dels seus membres per produ??r i conformar els materials necessaris per satisfer llurs necessitats. En efecte, les primeres civilitzacions es coneixen amb el nom del material caracter??stic que utilitzaven (Edat de Pedra, Edat de Bronze)
L'home primitiu nom??s tingu?? acc??s a un nombre molt redu??t de materials presents en la naturalesa: pedres, fustes, fang, cu??r... Amb el transcurs del temps, va descobrir t??cniques per produir materials amb noves propietats superiors a les dels naturals (principalment aliatges).
Fa relativament poc temps que els cient??fics han arribat a comprendre la relaci?? entre elements estructurals dels materials i llurs propietats. Aquest coneixement, adquirit en els ??ltims 200 anys aproximadament, els ha capacitat per modificar o adaptar les caracter??stiques dels materials. Potser un dels cient??fics m??s rellevants en aquest camp hagi estat Willard Gibbs al demostrar la relaci?? entre les propietats d'un material i llur estructura.
S'han desenvolupat desenes de milers de materials diferents amb caracter??stiques molt especials per satisfer les necessitats de la nostra moderna i complexa societat, es tracta de metalls, pl??stics, vidres i fibres.
Es pot afirmar que una de les grans revolucions d'aquesta ci??ncia ha estat el descobriment de les diferents fases t??rmiques dels metalls, i en especial de l'acer.
Actualment els aven??os electr??nics m??s sofisticats es basen en components denominats materials semiconductors.
[edita] Classificaci??
La ci??ncia de materials classifica a tots els materials en funci?? de les seves propietats i la seva estructura at??mica. Son els seg??ents:
- Materials composits
Alguns autors fan classificacions m??s exhaustives, tot i que amb aquestes qualsevol element es pot classificar.
[edita] Aplicacions i relaci?? amb la ind??stria
Els aven??os radicals en els materials poden conduir a la craci?? de nous productes o noves ind??stries, per?? les ind??stries actuals tamb?? necessiten cient??fics de materials per incrementar les millores i localitzar les possibles aver??es dels materials que estan en ??s. Les aplicacions industrials de la ci??ncia de materials inclouen l'elecci?? del material, llur cost-benefici per obtenir el material, les t??cniques de processat i les t??cniques d'an??lisis.
A m??s de la caracteritzaci?? del material, el cient??fic o enginyer de materials (tot i que hi hagi difer??ncia, molts cops l'enginyer ??s cient??fic i viceversa) tamb?? ha de tractar l'extracci?? i llur posterior conversi?? en materials ??tils. L'emmotllament de lingots, t??cniques de fosa, extracci?? en alt forn, extracci?? electrol??tica, etc., son part del coneixement requerit en un enginyer metal??l??rgic per exemple.
Deixant a banda els metalls, pol??mers i cer??miques son tamb?? molt importants en aquesta ci??ncia. Els pol??mers son un material primari usat per conformar o fabricar pl??stics. Els pl??stics son el producte final despr??s de que diversos pol??mers i additius hagin estat processats i conformats en la seva forma final. El PVC, polietil??, etc., son exemples de pl??stics.
I pel que respecta a les cer??miques, es pot citar l'argila, aix?? com el seu modelat, assecament i cuita per obtenir un material refractari.
[edita] ??mbits
La ci??ncia de materials abasta molts temes, des de l'estructura at??mica, propietats dels diferents materials, processos i tractaments.
Aquest seria un resum a gran escala:
- Estructura at??mica i enlla??os interat??mics
- Estructura de s??lids cristal??lins
- Imperfeccions en estructures cristal??lines
- Processos de difusi?? at??mica
- Propietats dels materials
- Dislocacions i mecanismes d'enduriment
- Trencament
- Diagrames de fases
- Transformacions de fases
- Tractaments t??rmics
- Aliatges
[edita] Fonts
- Callister, W.D. (1997), Introducci??n a la Ciencia e Ingenier??a de los Materiales, Barcelona: Editorial Revert??, S.A.. 84-291-7253X.
- Smith, W.F. (1992), Fundamentos de la Ciencia e Ingenier??a de los Materiales, McGraw-Hill / Interamericana de Espa??a, S.A.. 84-7615-940-4.
- Shackelford, J.F. (2005), Introducci??n a la Ciencia de Materiales para Ingenieros, Pearson Alhambra. 84-205-4451-5.
