La ciencia e ingeniería de materiales es una rama de estudio interdisciplinar y muy importante, que se ocupa del diseño y descubrimiento de nuevos materiales, particularmente sólidos. La ciencia de los materiales es una de las formas más antiguas de ingeniería y ciencia aplicada y el material elegido en una época determinada suele ser un punto definitorio (por ejemplo, la Edad de Piedra, la Edad del Bronce, la Edad del Hierro). Los orígenes intelectuales de la ciencia de los materiales se remontan a la Ilustración, cuando los investigadores comenzaron a utilizar el pensamiento analítico de la química, la física y la ingeniería para comprender las observaciones fenomenológicas antiguas en la metalurgia y la mineralogía. A veces es útil subdividir la disciplina de la ciencia y la ingeniería de materiales en ciencia de materiales ysubdisciplinas de ingeniería de materiales . La disciplina de la ciencia de los materiales implica investigar las relaciones que existen entre las estructuras y propiedades de los materiales. Por el contrario, la ingeniería de materiales, sobre la base de estas correlaciones estructura-propiedad, diseña o diseña la estructura de un material para producir un conjunto predeterminado de propiedades.
Desde una perspectiva funcional, el papel de un científico de materiales es desarrollar o sintetizar nuevos materiales, mientras que un ingeniero de materiales debe crear nuevos productos o sistemas utilizando materiales existentes y desarrollar técnicas para procesar materiales.
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La base de la ciencia de los materiales consiste en estudiar la estructura de los materiales y relacionarlos con sus propiedades (mecánicas, eléctricas, etc.). Una vez que un científico de materiales conoce esta correlación estructura-propiedad, puede pasar a estudiar el rendimiento relativo de un material en una aplicación determinada. Los principales determinantes de la estructura de un material y, por tanto, de sus propiedades son sus elementos químicos constituyentes y la forma en que se ha procesado hasta su forma final.
Material
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.
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Ciencia de los materiales:
- Departamento de Energía de EE. UU., Ciencia de Materiales. DOE Fundamentals Handbook, Volumen 1 y 2. Enero de 1993.
- Departamento de Energía de EE. UU., Ciencia de Materiales. DOE Fundamentals Handbook, Volumen 2 y 2. Enero de 1993.
- William D. Callister, David G. Rethwisch. Ciencia e Ingeniería de Materiales: Introducción 9ª Edición, Wiley; 9a edición (4 de diciembre de 2013), ISBN-13: 978-1118324578.
- Eberhart, Mark (2003). Por qué se rompen las cosas: entender el mundo a través de la forma en que se desmorona. Armonía. ISBN 978-1-4000-4760-4.
- Gaskell, David R. (1995). Introducción a la Termodinámica de Materiales (4ª ed.). Taylor y Francis Publishing. ISBN 978-1-56032-992-3.
- González-Viñas, W. y Mancini, HL (2004). Introducción a la ciencia de los materiales. Prensa de la Universidad de Princeton. ISBN 978-0-691-07097-1.
- Ashby, Michael; Hugh Shercliff; David Cebon (2007). Materiales: ingeniería, ciencia, procesamiento y diseño (1ª ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-8391-3.
- JR Lamarsh, AJ Baratta, Introducción a la ingeniería nuclear, 3d ed., Prentice-Hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.
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