MATERIALES.

El ser humano ha empleado diversos materiales desde épocas antiguas (edad de piedra, edad de bronce, edad de hierro....). En la mayoría de los casos, lo ha realizado aprovechando los recursos disponibles en el entorno como la madera, la piedra, la arcilla....

Cualquier producto está fabricado con uno o más materiales, los cuales condicionan las propiedades o características de dicho objeto. Éste estará fabricado con el material que mejor se adapte a su empleo.

Por tanto, debemos deberéis conocer los tipos y características de los materiales que se pueden emplear para construir cualquier producto. Únicamente de ese modo podréis valorar las ventajas, inconvenientes y la idoneidad de emplear un material concreto para una determinada aplicación.

MATERIAS PRIMAS Y MATERIALES

Se define materia prima como cualquier substancia que se extrae directamente de la naturaleza (Ejemplo: madera, el algodón, la lana, la arena....). Dichas materias primas se clasifican según su origen en:

• • De origen animal: la lana, las pieles, el marfil....

  • De origen vegetal: madera, corteza, algodón, lino...

  • De origen mineral: arcilla, arena, mármol, minerales...

Por otro lado se llama material a cualquier materia que está disponible o ha sido preparada para elaborar cualquier producto.

Debemos distinguir claramente ambos conceptos. Para elaborar un producto tecnológico primero se extraen las materias primas de la naturaleza. Posteriormente dichas materias primas se transforman en materiales y, por último, se emplean éstos para fabricar el producto .

Los grupos según su origen :

• • Materiales naturales: se encuentran en la naturaleza. Algunos ejemplos son: la madera, la lana, la arcilla, ....

  • Materiales artificiales: se obtienen de materiales naturales que se encuentran en la naturaleza y que no han sufrido transformación previa. Así por ejemplo el cemento, el vidrio, hilos de cobre....

  • Materiales sintéticos: Fabricados por el hombre a partir de materiales artificiales. No se encuentran en la naturaleza ni ellos ni ninguno de los materiales que los componen. El ejemplo más claro son los plásticos.

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

Cada aplicación necesita de un material que cumpla determinadas características. Piensa: ¿sería útil fabricar un paraguas con un material que no sea impermeable?C

Para poder elegir adecuadamente un material debemos conocer sus características o propiedades. Podemos definir las propiedades de un material como el conjunto de características que hacen que dicho material se comporte de un modo determinado ante fenómenos externos (luz, calor, aplicación de fuerzas, la electricidad...). Estas propiedades son las que nos permiten diferenciar un material de otro. Estudiaremos las más importantes.

1.PROPIEDADES FÍSICAS

Estas propiedades hacen referencia al efecto que sobre el material ejercen estímulos como la luz, el calor, la aplicación de fuerzas, la electricidad...

• • 1.1.PROPIEDADES SENSORIALES

    • Se refieren al efecto que producen a alguno de nuestros sentidos, por ejemplo el tacto, el olor, la forma, el brillo, la textura y el color.

  • 1.2.PROPIEDADES ÓPTICAS

    • Definen el comportamiento del material en presencia de luz. Así podemos clasificar los materiales en

      • Opacos: que no permiten que la luz los atraviese.

      • Transparentes: dejan pasar la luz. (Nota: no confundir la transparencia con un color)

      • Translúcidos: permiten que penetre la luz pero no dejan ver nítidamente a su través

  • 1.3.PROPIEDADES TÉRMICAS

  • Se refieren al comportamiento del material frente al calor.

  • Conductividad térmica: es la facilidad con la que un material transmite el calor a su través. Según dicha propiedad, podremos clasificar los materiales como:

    • ✔Aislantes térmicos: dificultan la transmisión de calor a su través. Ejemplos: madera, fibras textiles...

    • ✔Conductores térmicos: el calor pasa fácilmente a su través. El ejemplo más claro son los metales. De ahí que al tocar un metal de la sensación de frío al tocarlo. Piensa, ¿por qué la mayoría de los dispositivos para calentar comida son de metal?.

    • Dilatación/contracción: Es la propiedad que tienen ciertos materiales de aumentar/disminuir su volumen con la temperatura. Al aumentar la temperatura, el volumen del material también aumenta; mientras que cuando la temperatura disminuye su volumen se reduce. Dicho comportamiento se observa claramente en los materiales metálicos.

    • Fusibilidad: Algunos materiales pueden pasar del estado sólido al líquido al elevar la temperatura, como los metales. Cuando estos materiales se funden pueden unirse consigo mismos o con otro material. Esta unión se llama soldadura.

  • 1.4.PROPIEDADES ACÚSTICAS

  • Definen el comportamiento de los materiales ante el sonido, pudiéndose clasificar en aislantes (si transmiten mal el sonido) como las espumas de aislamiento, la madera...., o transmisores (si lo transmiten bien) como los metales.

  • 1.5.PROPIEDADES ELÉCTRICAS

  • Se refieren al comportamiento de un material frente a la corriente eléctrica. La más importante es la conductividad eléctrica o facilidad con que se transmite la corriente eléctrica. Así podemos distinguir, entre materiales conductores que conducen la corriente eléctrica (la plata, el platino, el oro, el cobre..) y materiales aislantes, que no conducen la corriente eléctrica (la madera, los plásticos, fibras textiles...)

  • 1.6.DENSIDAD

  • La densidad de un cuerp

  • o se define como la relación entre la masa (o cantidad de materia) del cuerpo y su volumen; expresándose como:Sus unidades serán Kg/m3, g/cm3....

  • No se debe confundir la densidad con el peso. Es muy famosa la pregunta de qué pesa más un kilogramo de paja o uno de hierro. La masa (cantidad de materia) de ambos es la misma, por lo que su peso es también el mismo. Lo que sí que cambia es la densidad, ya que la misma masa de material ocupa menos volumen en el caso del hierro (es más denso).

  • 1.7.PROPIEDADES MECÁNICAS

  • Están relacionadas con la forma en que reaccionan los materiales cuando sobre ellos actúan fuerzas externas. Cuando una fuerza actúa sobre un objeto tiende a deformarlo. La deformación producida dependerá de la cantidad (magnitud), dirección, sentido, y punto de aplicación de la fuerza. Los tipos de esfuerzo más importantes son: tracción, compresión, flexión, torsión, y cizalla.

    • ✔Tracción: la fuerza tiende a alargar el objeto.

    • ✔Compresión: la fuerza tiende a acortar el objeto.

    • ✔Flexión: la fuerza tiende a curvar o doblar el objeto.

    • ✔Torsión: la fuerza tiende a retorcer el objeto.

    • ✔Cizalla o cortadura: la fuerza tiende a cortar el objeto. En este caso la fuerza es paralela a la superficie que se rompe

  • Resistencia: es la capacidad de soportar una fuerza o carga externa sin romperse. La carga puede producirse por tracción, compresión, torsión, flexión, y/o cizalla. No obstante, estas cargas pueden producir deformaciones sin llegar a la rotura. Aquí entra el concepto de rigidez. Un cuerpo será más rígido cuanto menos se deforma.

  • Elasticidad: es la capacidad de algunos materiales para recuperar su forma una vez ha desaparecido la fuerza que lo deformaba (ej: goma del pelo, goma de borrar...). Esta propiedad es la contraria a plasticidad, la cual se define como la capacidad de un material para conservar su nueva forma una vez deformado (ej: la arcilla, la plastilina...).

  • Maleabilidad: es la capacidad de un material para extenderse en láminas sin romperse (ej: los metales para fabricar chapas).

  • Ductibilidad: es la capacidad que tiene un material para estirarse en hilos .(ej: el cobre, el oro, la plata....).

  • Dureza: es la resistencia u oposición que opone un material a ser rayado, cortado o perforado. El geólogo Friedrich Mohs (1773-1839) elaboró una escala de dureza de los minerales en la que éstos se graduaban del 1 al 10, siendo el más duro el diamante: