Tipos de materiales

Introducción

Una de las clasificaciones más básicas de los materiales es según su origen. Están los Materiales Naturales, aquellos que proporciona la naturaleza y pueden ser de origen mineral, animal o vegetal y los Materiales Artificiales o Sintéticos, aquellos que existen gracias a la intervención humana.

Los materiales también se clasifican según su función y pueden ser: Conductores, Semiconductores, Dieléctricos, Magnéticos, Ópticos.

Podemos pasar la tarde entera clasificando los materiales según las conveniencias de quién lo estudie, pero acá queremos soldar así que en definitiva adoptaremos la clasificación más importante para nuestra necesidad.

Los materiales según sus propiedades se agrupan en: Metales, Polímeros, Cerámicos y fruto de la combinación entre ellos se obtienen los Compuestos.

Cerámicos

El término Cerámica proviene del griego antiguo κεραμική (keramiké) que representa a una "sustancia quemada", la cual deriva del vocablo griego κεραμός (keramos), cuya raíz sánscrita significa quemar; a su vez, es el femenino de κεραμικός (keramicos) que significa hecho de arcilla. La técnica de alfarería se la conoce también como "Cerámica" no tanto porque se usa la arcilla como material principal, sino porque en la antigua Atenas el barrio de los alfareros se llamaba Κεραμεικός (Kerameikos); Puede que tenga todo que ver, vaya una a saber... Lo que sí se sabe es que la alfarería no es motivo de estudio en este apartado.

Los Cerámicos son materiales inorgánicos formados por elementos metálicos y no metálicos enlazados químicamente entre sí. Pueden ser cristalinos, no cristalinos o mezclas de ambos. La mayoría son de gran dureza y resistencia a las altas temperaturas pero tienden a ser frágiles (con poca o nula deformación antes de la fractura). Generalmente se caracterizan por la buena resistencia al calor y al desgaste, poca fricción y propiedades aislantes. En comparación con los metales, los cerámicos tienen una estructura reticular con menos electrones libres por lo que resultan menos elásticos y tenaces. Según su microestructura, pueden ser: cerámicos cristalinos, cerámicos no cristalinos o vidrios y vitro cerámicos.

• Cerámicos cristalinos: Se obtienen a partir de la fundición del dióxido de silicio. Tanto el proceso de fusión como el de solidificación posterior son lentos, ésto permite a los átomos ordenarse en cristales regulares. Presentan gran resistencia mecánica y soportan altas temperaturas, superiores a la de reblandecimiento de la mayoría de los vidrios refractarios.
• Cerámicos no cristalinos: Se obtienen a partir del dióxido de silicio, pero a diferencia del cerámico cristalino, el proceso de enfriamiento es rápido, ésto impide el proceso de cristalización y hace que los átomos no se ordenen de ningún modo, (por ello decimos que son sólidos amorfos). Los ceramicos no cristalinos son llamados simplemente vidrios.
• Vitro cerámicos: Se obtienen a partir de silicatos de aluminio, litio y magnesio. Su proceso de enfriamiento es rápido y químicamente son similares a los vidrios convencionales, pero la mayor complejidad de sus moléculas determina la aparición de microcristales que les confieren mayor resistencia mecánica y muy baja dilatación térmica. Tal vez el lector de estas palabras se sienta motivado a leer más sobre el fascinante mundo atómico de las cosas, no sufra, escribiré artículos divulgativos profundizando todos los temas aquí tratados. Lo haré de manera pausada y en artículos diferentes para no sobrecargar de información y perder el objetivo de este sitio web.

Polímeros

Polímero (del griego: πολυς "mucho" y μερος "parte") es una sustancia compuesta por grandes moléculas, unidas entre sí mediante enlaces covalentes de uno o varios monómeros (del griego: μόνος "único" y μερος "parte"). La mayoría polímeros constan de largas cadenas moleculares que frecuentemente basadas en compuestos orgánicos, generalmente no son cristalinos y su resistencia y ductibilidad varía considerablemente. Dada la naturaleza de su estructura interna, la mayoría de los polímeros son excelentes aislantes eléctricos.

Metales

Los metales se diferencian del resto de elementos, fundamentalmente en el tipo de enlace metálico que constituyen sus átomos (los químicos llamarían a esto como un solapamiento entre la banda de valencia y la banda de conducción en su estructura electrónica). No entraremos en los detalles en esto ahora, pero es importante saber que este tipo de enlace se forma entre elementos de la misma naturaleza y es el que les confiere las propiedades de conducción eléctrica, térmica y brillo. Al estar los átomos tan cerca unos de otros, sus núcleos interaccionan junto con sus nubes electrónicas, formando celdas cristalinas más o menos complejas reunidas en moléculas las cuales forman un núcleo centrado. Estas celdas cristalinas crecen en todas direcciones de manera ordenada. Las zonas donde el núcleo centrado está ordenado se llama grano y generalmente en los bordes externos, hay zonas conocidas como límite o frontera de grano donde los átomos metálicos no han podido completar sus enlaces y están libres. Estos límites de grano son fundamentales para entender las propiedades mecánicas de los metales, por ejemplo, los electrones libres son los responsables de que los metales presenten una elevada conductividad eléctrica y térmica ya que se pueden mover con facilidad si se ponen en contacto con una fuente eléctrica.

Los metales y las aleaciones suelen dividirse en dos clases:

• Aleaciones y metales ferrosos: que contienen un alto porcentaje de hierro, como el acero y el hierro fundido.
• Aleaciones y metales no ferrosos: que carecen de hierro o contienen sólo cantidades relativamente pequeñas de éste.