Instituto tecnológico de sonora

Glosario de estructura y propiedades de los materiales.

PROFESOR: QBA Miguel Ángel Castro Ramírez

Aleación.Material metálico que se obtiene mediante combinaciones químicas de distintos elementos ( por ejemplo, el acero se obtiene del la fusión del hierro y el carbono).

(fundición del hierro y el carbón para la fabricación del acero).

Cerámicos.Grupo de materiales cristalinos inorgánicos caracterizado por su buena resistencia, en especial a la compresión y la temperatura de fusión alta. Muchos cerámicos tienen propiedades muy buenas de aislamiento eléctrico y térmico.

Ciencia de materiales.Campo de la ciencia que se ocupa de los estudios de las relaciones entre la estructura interna o micro estructura, la síntesis y el procesamiento de los materiales y las propiedades de estos.

Ciencia e ingeniería de los materiales.Campo interdisciplinario que se ocupa de inventar materiales nuevos y mejorar lo que ya se conoce, desarrollando una compresión mas profunda de las relaciones entre micro estructura, composición, síntesis y procesamiento de los distintos materiales.

Composición.Constitución química de un material.

Densidad.Masa por unidad de volumen de un material, que suele expresarse en g/cm3 o en lb/pulg3.

Estructura.Descripción de los arreglos de los átomos o de los iones en un material. La estructura de los materiales tiene una influencia profunda sobre muchas de sus propiedades ¡aunque no cambie su composición química general!

Estructura cristalina.Arreglo de los átomos en un material cristalino.

Falla por fatiga.Falla de un material debido a la carga y descarga repetida.

Granos.Cristales de un material poli cristalino.

Ingeniería de materiales.Campo orientado a la ingeniería, que se enfoca en la forma de convertir o transformar materiales para obtener un dispositivo o estructura útil.

Limites de grano.Regiones entre los materiales de un material polícristalino.

Material cristalino.Material formado por uno o muchos cristales. En cada cristal, los átomos o los iones tienen un arreglo periódico en gran escala.

Material inteligente.Material que puede sentir un estimulo externo, como el cambio de temperatura, la aplicación de un esfuerzo o el cambio de humedad o de ambiente químico, y responder a él.

Material polícristalino. material formado por muchos cristales; lo contrario de un material monocristalino, que solo tiene un cristal.

Materiales compuesto (o compósitos)Grupo de materiales obtenidos con mezclas de metales, cerámicos o polímeros, de tal forma que se obtengan combinaciones no frecuentes de propiedades (por ejemplo, el plástico reforzado con fibra de vidrio.

Metal.Elemento que tiene enlace metálico y en general bueno ductilidad, resistencia y conductividad eléctrica.

Monocristal.Material compuesto por un solo cristal. No contienen limites de grano.

Plásticos.Material polimérico que contiene otros aditivos.

Polimerización.Proceso por el cual las moléculas orgánicas se unen y forman moléculas gigantes o polímeros.

Polímeros.Grupo de materiales que normalmente se obtienen uniendo moléculas orgánicas para formar cadenas o redes moleculares gigantes. Se caracteriza por tener baja resistencia, baja temperatura de fusión y mala conductividad eléctrica.

Poliéster.

Procesamiento.Distintas formas de conformar materiales o cambiar sus propiedades para obtener componentes útiles.

Propiedades físicas.Las que describen características como color, como la resistencia, elasticidad, conductividad eléctrica o térmica, magnetismo y el comportamiento óptico, que en general no están influidas en forma significativa por las fuerzas que actúan sobre un material.

Propiedades mecánica.Propiedades de un material, como la resistencia, que describe que tanto resiste la fuerza aplicada, incluyendo fuerzas de tensión o de compresión, de impacto, cíclicas o de fatiga, o las fuerzas de altas temperaturas.

Relación de resistencia a peso.

Resistencia de un material dividido entre su densidad. Los materiales con gran relación de resistencia a peso son fuertes, pero ligeros.

Semiconductores.Grupo de materiales cuya conductividad eléctrica es intermedia entre la de los metales y las cerámicas normales ( Si, Ga, As.).

Síntesis.El proceso de fabricar materiales a partir de elementos o de químicos hechos por el hombre.

Termofijos.Grupo especial de polímeros que al calentarlos se descomponen en vez de fundirse. Normalmente son bastantes frágiles, debido a que tienen una estructura de red tridimensional relativamente rígida(por ejemplo. El poliuretano).

Termoplásticos.

Grupo especial de polímeros en los cuales la cadena molecular están enredadas, pero no interconectadas. Se pueden fundir con facilidad y moldear en formas útiles. En el caso normal, estos polímeros tienen una estructura de cadena (por ejemplo. El polietileno).

Tetraedro de la ciencia e ingeniería de los materiales.

Diagrama en forma de tetraedro que muestran la forma en que la relación de desempeño a costo de los materiales depende de la composición, la microestructura, la síntesis y el procesamiento de los mismos.

Vidrio.Material amorfo derivado del estado fundido, en general, pero no siempre, a base de sílice.

Vitrocerámicos.Clase especial de materiales que se obtienen moldeando un vidrio y tratándolo después con color para formar cristales pequeños.

Anión.Ion con carga negativa que se produce cuando un átomo, por lo general de un no-metal, acepta uno o mas electrones.

Arreglos atómicos de corto alcance.Ordenamiento atómicos a una distancia de pocos nm.

Arreglo atómico de largo alcance.Patrones tridimensionales repetitivos según los cuales se ordenan los átomos o iones en los materiales cristalinos.

Capa cuántica.Conjunto fijo de niveles de energía al que pertenece los electrones. Cada electrón en la capa se especifica con cuatro números cuánticos.

Catión.Ion con carga positiva que se produce cuando un átomo, por lo general de metal, cede sus electrones de valencia.

Coeficiente de dilatación térmica.

Cantidad que varia las dimensiones de un material cuando cambia la temperatura. Un material con bajo coeficiente de dilatación térmica tiende a retener sus dimensiones cuando cambia la temperatura.

Composición.Constitución química de un material.

Compuesto intermetálico.

Compuesto como el Al3 V formado por dos o mas átomos metálicos; su enlazamiento suele se una combinación de enlace metálico y iónicos.

Distancia interatómica.

Distancia de equilibrio entre los centros de dos átomos. En los elementos sólidos, la distancia interatómica es igual al diámetro aparente del átomo.

Dopante.Elemento que se agrega en forma deliberada a un semiconductor (por ejemplo, P en el Si).

Ductilidad.Capacidad de los materiales de ser estirados o doblados sin romperse.

Electronegatividad.

Tendencia relativa de un átomo para aceptar un electrón y transformarse en un anión. Los átomos fuertemente electronegativos aceptan electrones con facilidad.

elemento de transición.

Conjunto de elementos cuyas configuraciones electrónicas son tales que comienzan a llenarse sus niveles d y f internos. Esos elementos suelen tener varias valencias, y son útiles en aplicaciones electrónicas, magnéticas y ópticas.

Energía de enlace. energía necesaria para separar dos átomos desde sus distancias de equilibrio hasta una distancia infinita. También es la fuerza del enlace entre dos átomos.

Enlace covalente.El que se forma entre los dos átomos cuando comparten sus electrones de valencia.

Enlace de van der waals.Enlace secundario formado entre átomos y moléculas, como consecuencia de interacciones entre dipolos que sean inducidos o permanentes.

Enlace iónico.Enlace que se forma entre dos especies atómicas distintas cuando un átomo (el catión) dona sus electrones de valencia al segundo átomo (el anión). Los iones quedan unidos entre si por una atracción electrostática.

Enlace metálico. atracción electrostática entre los electrones de valencia y los centros iónicos con carga positiva.

Enlaces primarios.Enlaces fuertes entre átomos adyacentes; se deben a la transferencia o compartir los electrones en orbitales externos.

Enlace secundario.Enlace débil, como los de van der waals, que suele unir moléculas entre sí.

Escala de longitud.Distancio o intervalo relativo de distancia; se usa para describir la estructura, las propiedades o los fenómenos relacionados con el material.

Estructura.Descripción de los arreglos especiales en los átomos o en los iones en un matertial.

Estructura atómica.

Todos los átomos y sus arreglos que constituyen los bloques de construcción de la materia.

Fuerzas de London.

Fuerzas de van der waals entre moléculas que no tienen un momento dipolar permanente.

Interacciones de Debye.

Fuerzas de van der waals que se producen entre dos moléculas cuando solo una de ellas tienen un momento dipolar permanente.

Interacciones de Keesom.

Fuerzas de van der waals entre moléculas que tienen un momento dipolar permanente.

Macroestructura.

Estructura de un material a nivel macroscópico. La escala de longitud es ~> 100 nm. Las propiedades características comprenden porosidad, recubrimiento superficiales y microgrietas externas o internas.

Masa atómica.

Masa de número de Avogadro (6.02X10 23) de átomos, g/mol. Normalmente, es la cantidad promedio de protones y neutrones en el átomo. También se le llama peso atómico.

Material amorfo.

Material que no tienen orden de largo alcance en sus átomos; por ejemplo, el vidrio de sílice.

Materiales cristalinos.

Materiales en los cuales los átomos están ordenados en forma periódica y muestran un orden de largo alcance.

Microestructura.

Estructura de un material a una escala de longitud de ~10 a 1000 nm. Suele incluir características como tamaño promedio de grano, distribución de tamaños de grano, orientación de granos y las relacionadas con los defectos en los materiales.

Modulo de elasticidad (E).Pendiente de la curva esfuerzo- doformación unitaria en la región elástica. También se llama modulo de Young.

Nanoescala.Escala de longitud de 1 a 100 nm.

Nanoestructura.Conjunto de un material en la nanoescala (~escala de 1 a 100 nm).

Nanotecnología.Conjunto emergente de tecnología basada en dispositivos, fenómenos y materiales en nanoescala.

Número atómico.Cantidad de protones o de electrones en un átomo.

Número de avogadro.Cantidad de átomos o moléculas en un mol. El número de avogadro es 6.02X10-23 por mol.

Número cuántico azimutal.Número cuántico que representa distintos niveles de energía en las capas principales.

Número cuántico de giro o espín.Número cuántico que indica el giro de un electrón.

Número cuántico magnético.Número cuántico que describe niveles de energía para cada número cuántico azimutal.

Números cuánticos.Número que asigna niveles discretos de energía a los electrones de un átomo. Los cuatro números cuánticos son el principal n, el azimutal l, el magnético m, y el de giro ms.

Principio de exclusión de Pauli.No más de dos electrones en un átomo pueden tener la misma energía. Los dos electrones tienen espines magnéticos opuestos.

Procesamientos de polvos.

Técnica de procesamiento de metales que comprenden la unión de polvos finos, en estado sólido, para formar un producto polícristalino.

Puente de hidrógeno.

También enlace de hidrógeno. Una interacción de Keesom (una clase de enlace de van der waals) entre moléculas, donde interviene un átomo de hidrógeno. Por ejemplo. Enlaces entre moléculas de agua.

Relación direccional.

Los enlaces entre átomos en materiales con enlaces covalentes forman ángulos específicos entre sí, que dependen del material.

Termistor.

Dispositivo para medir la temperatura, aprovechando el cambio de conductividad eléctrica cuando cambia la temperatura.

Unidad de masa atómica (uma).

Masa de átomos expresada en doceavas partes (1/12) de la masa de un átomo de carbono.

Valencia.

Cantidad de electrones en un átomo que participan en las reacciones químicas o de enlace. La valencia suele ser la cantidad de electrones en los niveles externos s y p de energía.

Gracias por su atención.