Ciencia de los materiales

Apreciaciones a cerca de la Ciencia y la Ingeniería de los Materiales

El principal objetivo de la ciencia de los materiales es alentar a ingenieros y diseñadores a tomar decisiones acertadas respecto de la elección correcta del material a utilizar en futuros diseños, productos o aplicaciones específicas. Por ello es importante comprender las propiedades asociadas a las diversas clases de materiales, entender porqué existen tales propiedades y sobretodo, poder alterarlas para que el material se adecúe a la necesidad deseada. El conocimiento de los principios que regulan el comportamiento de los materiales se obtiene mediante el estudio de su estructura interna, lo cual permite a ingenieros alterar de tal manera los mismos para que puedan adoptar determinadas formas, predecir y sobretodo cuantificar los cambios a través del tiempo debido al uso y su exposición a determinadas condiciones ambientales. Esto se logra mediante la realización de pruebas que permiten asegurar que el material se conservará idóneo para su uso durante toda la vida del producto. Parece una obviedad que no está demás repetir, el desempeño del material a lo largo del tiempo tiene un impacto directo que repercute económicamente y ambientalmente, y debe ser cuantificable y medible. A propósito del estudio de los materiales...

El estado sólido

Dije al principio que la ciencia de los materiales tiene su base científica en la física y en la química, en especial aquella que estudia las propiedades de los sólidos inorgánicos que son de gran interés en la industria de la tecnología y manufactura. Si el bicho de la curiosidad te empuja a clicar sobre los siguientes enlaces, probablemente te zambullas en un océano de términos difíciles y de dudosa comprobación para aquellas personas que no son científicas. Está bien, las ciencias exactas son así, a veces te dejan afuera con cara de tik-toker. Pero no te engañaré, se trata de un océano fascinante que vale la pena bucear, aunque sea a ratos.

Diferencias entre la física y la química del estado sólido

Lo primero que te vendrá a la mente es la pregunta más elemental ¿Qué difiere una de la otra? Antes de que me acuses de redundante, te lo resumo, aunque compartan algunas áreas de interés y solapan en ciertos aspectos, sus enfoques y objetivos principales son distintos. Ambas disciplinas son fundamentales para el desarrollo de nuevos materiales y tecnologías en diversas áreas, desde la electrónica y la nanotecnología hasta la ciencia de materiales y la energía.

Química del estado sólido

Esta disciplina científica barca el estudio de fenómenos como las transiciones de fase (por ejemplo, la fusión y la solidificación), la difusión de átomos en la red cristalina, y las interacciones entre defectos cristalinos, como vacantes, intersticios y dislocaciones.

La investigación en química del estado sólido tiene aplicaciones en una amplia gama de áreas, incluyendo la síntesis de materiales avanzados, la nanotecnología, la electrónica, la metalurgia, la catálisis.

Física del estado sólido

Uno de los objetos de estudio principales de la Física de Estado sólido son los cristales ya que la periodicidad de los átomos en un cristal, facilita el modelado matemático y los materiales cristalinos tienen generalmente características mecánicas, ópticas, eléctricas y magnéticas que pueden ser aprovechados para diferentes propósitos industriales. Su desarrollo ha sido fundamental en el campo de la microelectrónica al posibilitar el desarrollo de los semiconductores.

• Enfoque: La física del estado sólido se dedica al estudio de las propiedades físicas de los sólidos, es decir, cómo los electrones, átomos y otros constituyentes del material interactúan y se comportan bajo diferentes condiciones.
• Estructura cristalina y propiedades físicas: La física del estado sólido se centra en entender la estructura cristalina de los materiales y cómo esta afecta sus propiedades físicas, como la conductividad eléctrica, la conductividad térmica y las propiedades magnéticas.
• Fenómenos cuánticos: Esta disciplina investiga fenómenos cuánticos que ocurren en los sólidos, como la superconductividad, el efecto túnel y el magnetismo cuántico.
• Propiedades electrónicas: La física del estado sólido se interesa por el comportamiento de los electrones en los sólidos, lo que incluye el estudio de los semiconductores y su aplicación en dispositivos electrónicos.