Materiales

Te explicamos qué son los materiales y cómo se clasifican estas sustancias. Además, cuáles son sus características y algunos ejemplos.

¿Qué son los materiales?

Se conoce como materiales a los distintos elementos y sustancias, simples o compuestas, necesarios para fabricar un objeto. Estos materiales pueden ser de diversa naturaleza, por lo que sus propiedades y características inherentes pueden diferir enormemente, tanto en su física, química, conducción eléctrica o estructura.

El estudio de la naturaleza de los materiales es de sumo interés para la ingeniería, metalurgia, física y química, así como sus campos colindantes, como la arquitectura y la construcción. Entre las propiedades destacadas de los materiales, están: la dureza, la fragilidad, la flexibilidad, la impermeabilidad, la transparencia y la conducción térmica y calórica.

De acuerdo a estas y otras propiedades, se realiza la selección de los materiales a emplear en las distintas labores de producción y construcción industriales, o en la fabricación experimental de nuevas formas de materiales.

Se denomina materiales a los elementos susceptibles de transformarse y agruparse en un conjunto más o menos heterogéneo.

Por eso, el término se aplica básicamente a cualquier conjunto: materiales escolares (reglas, cuaderno, lápices, etc.), material de laboratorio (pipetas, guantes, etc.) o material de construcción (cemento, vigas, etc.).

Sin embargo, existe la “Ciencia de los materiales” y la “Ingeniería de los materiales”, disciplinas cuyos objetos de estudio son, básicamente, todas las sustancias aprovechables industrialmente.

• Ver además: Estados de la materia

Según su procedencia

Una primera clasificación de los diversos materiales existentes se fija en su origen:

• Materiales naturales. Provenientes de la naturaleza animal, vegetal o mineral
• Materiales artificiales o sintéticos. Provenientes de laboratorios y que no existen de manera espontánea.

Por ejemplo, la madera, el cobre, la lana y el algodón son elementos naturales. En cambio, el plástico, el papel, el vidrio y la porcelana son artificiales o sintéticos.

Todos los materiales artificiales provienen de la transformación controlada de uno o más materiales naturales: el plástico proviene del petróleo, el papel de la celulosa de la madera, el vidrio de la arena, etc.

Según su dureza

La dureza es una propiedad que tiene que ver con la resistencia de la materia a la deformación o la rotura al estar sometida a una fuerza continua.

En ese sentido, podemos hablar de materiales más blandos (ceden a las fuerzas que los deforman) y más duros (se resisten a ellas).

Por ejemplo, el acero, el diamante y el cemento son materiales duros; el plástico, la madera y la goma son materiales blandos.

Según su flexibilidad

La flexibilidad es la capacidad de los materiales de alterar su forma sin romperse, una vez sometidos a una fuerza continua y estable. De acuerdo a su flexibilidad podemos hablar de tres tipos de materiales: flexibles, rígidos y elásticos.

• Materiales flexibles. Son fácilmente deformables mediante la aplicación de una fuerza. Por ejemplo: la plastilina o la masa flexible empleada en manualidades.
• Materiales rígidos o frágiles. Presentan una capacidad mínima de flexión, se rompen en lugar de deformarse. Por ejemplo: la cerámica.
• Materiales elásticos. Son capaces de recuperar su forma inicial (memoria de forma) luego de haberse deformado debido a la aplicación de una fuerza. Por ejemplo: el caucho.

Según su tenacidad

Los materiales presentan distintos grados de fragilidad, es decir, la capacidad de sus partículas para resistir más o menos a la fuerza que intenta separarlas.

Hay materiales tenaces, difíciles de romper, y materiales frágiles, fáciles de romper. El diamante, el acero, el hormigón son tenaces; mientras que la porcelana, el vidrio y ciertas maderas son frágiles.

Según su maleabilidad

La maleabilidad es la capacidad de ciertos materiales duros de ser deformados y moldeados sin romperse, aplicando una compresión mediante la fuerza.

Esto permite la separación de sus partículas en láminas más o menos delgadas. Esta propiedad aplica sobre todo a los metales, como el oro, el aluminio, el platino, el cobre o el hierro.

Según su ductilidad

La ductilidad es parecida a la maleabilidad, ya que los materiales dúctiles se deforman bajo la aplicación de fuerza sin romperse, pero en lugar de producir láminas, se obtienen de ellos hilos o alambres.

Los materiales no dúctiles, en cambio, se consideran frágiles, ya que se quiebran. Ejemplos de materiales dúctiles son: el platino, el cobre, el zinc, el plomo y el plástico.

Según su transparencia

Los materiales transparentes son aquellos que permiten el paso de la luz a través de sus cuerpos, haciendo posible ver a través de ellos lo que hay detrás.

Esta propiedad nos permite discernir entre materiales:

• Transparentes. Dejan pasar la luz. Por ejemplo: el vidrio pulido o el celofán.
• Opacos. No dejan pasar la luz. Por ejemplo: la madera, el cartón o el plástico.
• Traslúcidos. Permiten el paso de la luz pero la distorsiona o la atenúa. Por ejemplo: la tela, algunos vidrios gruesos y los prismas.

Según su conductividad

La conductividad es la capacidad de permitir el tránsito de la energía a través de sus cuerpos, ya sea energía calórica (conductividad térmica) o energía eléctrica (conductividad eléctrica) o ambas. Los materiales que no son conductores, en cambio, se denominan aislantes.

• Conductividad térmica. Esta propiedad física de los materiales consiste en la capacidad de transferir energía cinética entre las partículas de una sustancia y las de otra que se encuentre adyacente. Por ejemplo, el metal es un buen conductor térmico: basta con calentar un extremo de una vara metálica para sentirlo en el otro; mientras que el plástico es un mal conductor térmico y sirve como aislante.
• Conductividad eléctrica. La conducción eléctrica depende de la estructura atómica y molecular de los materiales, especialmente de la movilidad de sus electrones. Es la capacidad de un material para dejar que la corriente eléctrica pase a través de él. Existen buenos conductores eléctricos, como los metales o el grafeno; los semiconductores como el silicio o el carbono; y los aislantes como el vidrio, la mica o el cuarzo.

Nuevos materiales

Se conoce como “nuevos materiales” a las formas de materia producidas por la humanidad en laboratorios, aplicando la tecnología contemporánea y el saber científico, en la producción de sustancias inexistentes en la naturaleza y dotadas de sorprendentes propiedades físico-químicas.

Ejemplos de ello son el aerografeno, la sustancia más liviana existente; la upsalita, el más poderoso desecante inventado; o el grafeno, un conductor liviano, delgado y resistente, elaborado a base de carbono. Estos son algunos de los materiales más revolucionarios jamás inventados por el hombre.

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Referencias

• Tecnología Industrial II. Estructura y propiedades de los materiales. Pedro Rodas Martín. I.E.S el Doctoral. 2009-2010.