¿Qué es el tipo de material? Definición

Un material se define como una sustancia (la mayoría de las veces un sólido, pero se pueden incluir otras fases condensadas) que está destinado a ser utilizado para ciertas aplicaciones. Hay una gran variedad de materiales a nuestro alrededor: se pueden encontrar en cualquier cosa, desde edificios hasta naves espaciales. Sobre la base de la química y la estructura atómica, los materiales se clasifican en tres categorías generales:

• Metales (elementos metálicos),
• Cerámica (compuestos entre elementos metálicos y no metálicos),
• Polímeros (compuestos compuestos por carbono, hidrógeno y otros elementos no metálicos).

Además, los materiales compuestos se componen de al menos dos tipos de materiales diferentes. Los materiales nuevos y avanzados que se están desarrollando incluyen nanomateriales, biomateriales y materiales energéticos, por nombrar algunos.

Materiales para Ingeniería Nuclear

La comprensión de la ciencia de los materiales es esencial para que el personal de la planta de energía comprenda por qué se seleccionó un material para ciertas aplicaciones dentro de sus instalaciones. Casi todos los procesos que tienen lugar en las instalaciones nucleares implican el uso de metales especializados. Es necesario un conocimiento básico de la ciencia de los materiales para que los operadores de instalaciones nucleares, el personal de mantenimiento y el personal técnico operen y mantengan de manera segura la instalación y los sistemas de apoyo de la instalación. Nuestro objetivo aquí será introducir  la ingeniería  de materiales de  reactores nucleares . El conocimiento de las propiedades termofísicas y nucleares de los materiales es fundamental para el diseño de centrales nucleares.

Clasificación de materiales

Un material se define como una sustancia (la mayoría de las veces un sólido, pero se pueden incluir otras fases condensadas) que está destinado a ser utilizado para ciertas aplicaciones. Hay una gran variedad de materiales a nuestro alrededor: se pueden encontrar en cualquier cosa, desde edificios hasta naves espaciales. Sobre la base de la química y la estructura atómica, los materiales se clasifican en tres categorías generales:

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  Metales . El metal es un material (generalmente sólido) que comprende uno o más elementos metálicos (p. Ej., Hierro, aluminio, cobre, cromo, titanio, oro, níquel) y, a menudo, también elementos no metálicos (p. Ej., Carbono, nitrógeno, oxígeno) en cantidades relativamente pequeñas. . La característica única de los metales en lo que respecta a su estructura es la presencia de portadores de carga, específicamente electrones . Esta característica viene dada por la naturaleza del enlace metálico . En el enlace metálico, los átomos no comparten ni intercambian electrones para unirse. En cambio, muchos electrones (aproximadamente uno por cada átomo) tienen más o menos libertad para moverse por todo el metal, de modo que cada electrón puede interactuar con muchos de los átomos fijos. Las conductividades eléctricas y térmicas de los metales se originan enel hecho de que sus electrones externos están deslocalizados .

• Cerámica . Una cerámica es un material sólido que comprende un compuesto inorgánico de átomos metálicos, no metálicos o metaloides que se mantienen principalmente en enlaces iónicos y covalentes. Los ejemplos más comunes son la loza, la porcelana y el ladrillo. En la industria nuclear, el dióxido de uranio es un compuesto de uranio refractario cerámico, en muchos casos utilizado como combustible nuclear.
• Polímeros . Los polímeros son compuestos (macromoléculas) compuestos de carbono, hidrógeno y otros elementos no metálicos. Los polímeros van desde plásticos sintéticos familiares como el poliestireno hasta biopolímeros naturales como el ADN y las proteínas que son fundamentales para la estructura y función biológicas. Algunos polímeros comunes y familiares son polietileno (PE), nailon, policarbonato (PC), poliestireno (PS) y caucho de silicona.

Además, los materiales compuestos se componen de al menos dos tipos de materiales diferentes. Otra categoría de materiales son los materiales avanzados que se utilizan en aplicaciones de alta tecnología, que incluyen:

• Semiconductores . En general, los semiconductores son materiales, inorgánicos u orgánicos, que tienen la capacidad de controlar su conducción en función de la estructura química, la temperatura, la iluminación y la presencia de dopantes. El nombre semiconductor proviene del hecho de que estos materiales tienen una conductividad eléctrica entre la de un metal, como el cobre, oro, etc. y un aislante, como el vidrio.
• Biomateriales . En general, un biomaterial es cualquier sustancia que ha sido diseñada para interactuar con sistemas biológicos con fines médicos. Estos materiales no deben producir sustancias tóxicas y deben ser compatibles con los tejidos corporales (es decir, no deben causar reacciones biológicas adversas).
• Materiales inteligentes . Los materiales inteligentes son materiales que detectan y responden a los cambios en sus entornos de maneras predeterminadas.
• Los nanomateriales son materiales que tienen características estructurales del orden de un nanómetro, algunas de las cuales pueden diseñarse a nivel atómico / molecular.

1. Departamento de Energía de EE. UU., Ciencia de Materiales. DOE Fundamentals Handbook, Volumen 1 y 2. Enero de 1993.
2. Departamento de Energía de EE. UU., Ciencia de Materiales. DOE Fundamentals Handbook, Volumen 2 y 2. Enero de 1993.
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7. Ashby, Michael; Hugh Shercliff; David Cebon (2007). Materiales: ingeniería, ciencia, procesamiento y diseño (1ª ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-8391-3.
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Véase más arriba:

Ciencia de los materiales