Propiedades de los Materiales

La determinación de las propiedades de un material, está directamente relacionada con el comportamiento de este, como respuesta a la imposición de estímulos, restricciones y factores que puedan influir cualitativa o cuantitativamente sobre él.

Para tales efectos, vamos a dar a continuación, un recorrido general, por los seis tipos principales de propiedades de los materiales y las diferentes variantes o clasificaciones en la que pudiera clasificarse cada una de ellas.

  1. Propiedades Físicas
  2. Propiedades Químicas
  3. Propiedades Sensoriales
  4. Propiedades Tecnológicas
  5. Propiedades Mecánicas, y
  6. Propiedades Ecológicas.

Vamos a empezar con las:

  1. Propiedades Físicas. Estas hacen referencia a las características formales de los materiales y sus respuestas a los cambios de condiciones, Tales como:
  1. Las condiciones Térmicas

Estas condiciones, describen el comportamiento del material frente al calor.

Algunas de ellas son:

  1. El Calor específico: Que es la cantidad de energía calorífica que se necesita para aumentar en 1ºC la temperatura de un material.
    1. La Conductividad térmica: la cual indica la capacidad de un cuerpo para permitir la transmisión del calor a través de él
    1. La Dilatación: que se refiere al aumento de tamaño que experimenta un material cuando se elevar su temperatura, aumentando las vibraciones de sus partículas y el distanciamiento entre ellas; y
    1. La Fusibilidad: que representa en grado de facilidad con la que un material puede, cambiando de un estado a otro.
    1. Luego tenemos las características Eléctricas.

Representada principalmente por las características de Conductividad eléctrica: que define la capacidad que posee un material o elemento para conducir la electricidad. Indicando, la mayor o menor resistencia que opone el material, al paso o conducción de la corriente eléctrica a través de ellos mismos.

La Conductividad eléctrica Depende de su composición molecular o estructura atómica. Se clasifican en:

  1. Materiales dieléctricos. Aquellos que cuentan con una baja conductividad eléctrica. Son materiales aislantes con la propiedad de formar dipolos eléctricos en su interior bajo la acción de un campo eléctrico. Como, por ejemplo: la cerámica y la goma, entre otros.
  2. Materiales semiconductores, Aquellos que se comportan como un conductor o como un aislante bajo determinadas circunstancias o dependiendo de diversos factores: como la temperatura ambiente, su tipo de estructura atómica o el campo eléctrico o magnético al que esté sometido; y
  3. Los Materiales superconductores. Aquellos que tienen la capacidad intrínseca para conducir corriente eléctrica sin oponer resistencia ni pérdida de energía en determinadas condiciones.

Asimismo, podemos considerar el termino de conductancia, cuando un material o sustancia ofrece facilidad para el paso de la corriente eléctrica, de forma inversa a la resistencia eléctrica.

  • Las características o propiedades Magnéticas de un material, expresan el comportamiento de los materiales frente a campos magnéticos. De esta forma nos podemos encontrar con:
    • materiales diamagnéticos. Aquellos quese oponen o repelen el campo magnético aplicado, debilitando el interior dicho campo, como: el oro, cobre y el mercurio entre otros.
    • materiales ferromagnéticos: Son aquellos en que se ven atraídos hacia el interior de un campo magnético. Están formados con iones de metales que forman una magnetización uniforme, en la que todos los átomos están alineados y en la misma dirección. Estos materiales están compuestos de hierro y sus aleaciones.
    • materiales paramagnéticos: En estos materiales, el campo magnético en su interior mayor que el aplicado, por tanto, son atraídos por imanes, pero no se convierten en materiales permanentemente magnetizados. Esto ocurre con el aluminio, platino, magnesio, paladio, oxigeno, etc.
    • Por su parte, las propiedades Ópticas. se refieren a la reacción del material cuando la luz incide sobre él. En función la transparencia, se diferencian:
      • materiales opacos.
      • materiales translúcidos.
      • materiales transparentes.

También hay materiales que reaccionan de una forma determinada cuando la luz incide sobre ellos, como las placas solares que sufren reacciones químicas, los materiales LDR que tienen una resistencia dependiente de la luz o como ocurre con las películas fotográficas.

  • Las Propiedades Químicas de los materiales, están relacionadas con el comportamiento de éstos cuando interaccionan con otras sustancias o materiales, pudiendo incluso convertirse en otro material, por lo que sus propiedades son consecuencia directa de su estructura química.

Entre Las propiedades químicas más importantes de los materiales, podemos encontrar:

La corrosión, que se refiere al deterioro de un material a consecuencia de un ataque químico o electroquímico del entorno. Los mecanismos de deterioro varían entre materiales metálicos, poliméricos o cerámicos.

La oxidación por su parte, se define como el proceso en el que un átomo pierde electrones. Aunque generalmente este término se utiliza para referirse a las combinaciones del oxígeno con otros elementos, se ha podido observar que otros elementos no metálicos también se combinaban con las sustancias de la misma manera que el oxígeno, evidenciando la pérdida de electrones.

  • Las Propiedades Sensoriales de los materiales por su parte, son aquellas relacionadas con la impresión que estos producen en nuestros sentidos y por el efecto que causan en nosotros. Tal es el caso de:
    • su olor,
    • su color,
    • su brillo,
    • su textura,
    • etc.
  • Propiedades Tecnológicas. están relacionadas con el comportamiento de los materiales cuando son sometidos a procesos de fabricación.

Pueden mencionarse, entre otros:

  1. Colabilidad: es la aptitud que presentan los materiales para, en estado fundido, llenar la cavidad de un molde. en estado líquido
  2. Forjabilidad: es la propiedad de algunos materiales de cambiar de forma mediante golpes, siendo en algunos casos necesario elevar la temperatura.
  3. Soldabilidad: propiedad de algunos materiales de poder fundirse con otros formando una única pieza, directamente, o bien por medio de otro material de aportación.
  4. Maquinabilidad: es la aptitud de un material para ser sometido a procesos de arranque de viruta. Esta propiedad se mide mediante ensayos en los que se valoran las siguientes características:
    1. Duración del afilado de la herramienta.
    1. Velocidad de corte que debe aplicarse, para la duración del afilado de la herramienta.
    1. Fuerza de corte en la herramienta.
    1. Temperatura de corte.
    1. Trabajo de corte.
    1. Producción de viruta.
  5. Maleabilidad: Es la propiedad de algunos materiales de poder reducirse a láminas delgadas al ser comprimidos. La mayoría de metales son maleables.
  6. Ductilidad: propiedad de algunos materiales de poder reducirse a hilos delgados al ser estirados. La mayoría de metales son dúctiles.
  7. Templabilidad: esta propiedad aplica solo a los metales, y es la capacidad que tiene el material de endurecerse como resultado del tratamiento térmico de temple.
  • Las Propiedades Mecánicas, están relacionadas con el comportamiento de los materiales cuando éstos son sometidos a esfuerzos externos, tales como:
  1. Cohesión: La fuerza de atracción que se origina entre los átomos de un material, o resistencia que oponen a separarse, y su valor depende del tipo de enlace entre los átomos (iónico, covalente, metálico,).
  2. Elasticidad: La capacidad que tienen algunos materiales de recuperar su forma original una vez eliminada la fuerza que los deformaba.
  3. Plasticidad: La capacidad de un material para adquirir deformaciones permanentes sin llegar a la rotura, es decir, de no recobrar su forma y dimensiones primitivas cuando cesa el esfuerzo deformante.
  4. Dureza: La resistencia que oponen los cuerpos a ser rayados o penetrados por otros. Esta, es directamente proporcional a su cohesión atómica y está muy relacionada con la resistencia al desgaste.
  5. Tenacidad: La propiedad que tienen ciertos materiales de soportar, sin deformarse ni romperse, la acción de fuerzas exteriores.
  6. Fragilidad: Es cuando un material frágil se rompe fácilmente por la acción de un choque. Por ejemplo, el vidrio.
  7. Fatiga: es el efecto generado en el material debido a la aplicación de cargas dinámicas cíclicas, y la resistencia a la fatiga, es la capacidad de soportar tales esfuerzos sin romperse.
  8. Resistencia: es la aptitud que presenta un material para soportar una carga externa, esfuerzo o deformación. Esta resistencia obedece a la cohesión de las moléculas que se oponen a separarse; cuando el esfuerzo vence a esta cohesión, el material tiende a deformarse:
    1. se alarga bajo un esfuerzo de tracción,
    1. se comprime bajo un esfuerzo de compresión
    1. se dobla bajo esfuerzo de flexión,
    1. se corta bajo un esfuerzo de cizalladura,
    1. se tuerce bajo un esfuerzo de torsión.
  9. Propiedades Ecológicas por su parte, están relacionadas con el efecto nocivo del material para el medio ambiente. Por tanto, es imprescindible tener en cuenta sus propiedades ecológicas al momento de seleccionar un material. En tal sentido debemos considerar:
  1. Su Toxicidad: como el carácter nocivo de los materiales para el medioambiente o los seres vivos.
  2. Su Reciclabilidad: como la aptitud de los materiales para volver a ser fabricados.
  3. Su Biodegradabilidad: como la capacidad de los materiales para descomponerse de forma natural en sustancias más simples con el paso del tiempo.

Si no consideramos en progresivo incremento de la cantidad de productos fabricados, estaremos contribuyendo con dos graves problemas:

  1. El agotamiento prematuro de los recursos naturales tanto renovables, que no deberían verse en peligro si se hiciese de ellos un uso razonable, como no renovables, siendo éstos los que están en mayor riesgo ya que no existe recambio para ellos en la naturaleza.
  2. El excesivo aumento de residuos industriales, en cantidades desproporcionadas, con el consiguiente deterioro del medio ambiente.

Por tanto, es necesario que cualquier proceso industrial se lleve a cabo teniendo presente la regla de las tres erres: REDUCIR, RECICLAR, REUTILIZAR.

Referencias Bibliográficas

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