Breve resumen sobre la ciencia de los materiales
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La ciencia de los materiales tiene antecedentes casi prehistóricos ya que desde ese periodo el hombre tenía algún conocimiento sobre la elaboración de materiales. La tendencia a fabricar herramientas surgió muy pronto, como resultado de lo cual el sistema de clasificación moderno de la prehistoria de tres épocas también nombra la Edad de Piedra, la Edad del Bronce y la Edad del Hierro sobre la base del material característico utilizado.
Por supuesto, el hombre prehistórico tuvo acceso a materiales que se podían encontrar en la naturaleza, como piedras, madera y cuero. De estos, debían elegir el más adecuado para cada tarea.
Los primeros hallazgos de la ciencia de los materiales se pueden vincular a la sociedad antigua. Fue en este paisaje donde se desarrollaron los primeros conocimientos de la metalurgia del hierro en la antigua Europa. En sociedades de Oriente Medio y Lejano Oriente como Persia, Egipto y los imperios griego y romano.
El primer objetivo de esta ciencia, comprensiblemente, podría haber sido mejorar los métodos de mecanizado. Pasemos a la ciencia de los materiales moderna, que está vinculada a un físico estadounidense llamado Josian Willard Gibbs del siglo XIX. Señaló que las propiedades térmicas resultantes de la estructura atómica de los materiales afectan sus propiedades, lo que fue un paso muy importante en el estudio científico de los materiales.
En algún momento del siglo XX, una serie de procesos científicos y técnicos influyeron en esta disciplina, incluidas las carreras espaciales, la carrera armamentista durante la Guerra Fría, los nuevos principios físicos y el conocimiento y la aplicación de semiconductores. Todos estos han llevado al descubrimiento de nuevos materiales y tecnologías. El primer Departamento de Ciencia de Materiales se estableció en 1958.
Con la ayuda de la ciencia de los materiales, podemos desarrollar materiales que pueden hacer que las tecnologías que utilizamos en nuestra vida diaria sean más fáciles y mejores. Curiosamente, el mercado mundial de materiales percibe de 3,5 billones de euros al año.
Conscientes de esto, y al final de su historia, volvamos finalmente a qué es la ciencia de los materiales y qué podemos hacer con ella. La ciencia de los materiales no es más que una rama de las ciencias físicas. El propósito principal de los cuales es caracterizar materiales conocidos o saber cómo crear nuevos materiales, y desarrollar pruebas y métodos de medición y teorías para estos propósitos. El llamado campo interdisciplinario de la ciencia, que combina diversos temas, está estrechamente relacionado con disciplinas como la nanotecnología, la termodinámica y, por último, pero no menos importante, la física atómica y molecular. Como resultado, su tema es amplio.
Continuando, echemos un vistazo a los temas que tiene. En primer lugar, aquí se puede incluir la estructura del material, que está incrustado en otros temas, así como la escala atómica, la nanoestructura y la microestructura y cristología. Otro tema interesante es la caracterización física, que incluye la caracterización eléctrica y óptica, así como la termodinámica y el equilibrio.
Según ellos, la caracterización de cualquier material entra dentro de su alcance, pero en la práctica nos referimos principalmente a la caracterización y ensayo de sólidos. En la ciencia de los materiales, se utilizan cuatro aspectos principales en la caracterización de la materia, que se relacionan entre sí y se suceden de manera significativa. Estos son por nombre, estructura del material, propiedades del material, producción y calidad del material. Por lo tanto, los sólidos generalmente significan la disposición de los bloques de construcción de los materiales. Estos se pueden interpretar en diferentes escalas de tamaño, tan claramente como el orden de la estructura puede ser diferente según la escala. Por ejemplo, la estructura se caracteriza por cómo se organizan los elementos a escala atómica y qué enlaces químicos forman entre sí.
Como puede verse, la estructura de la materia se estudia a diferentes niveles, la estructura atómica, que se ocupa de los átomos de las sustancias, sus moléculas y la disposición de los cristales. Muchas de las propiedades eléctricas, magnéticas y químicas de los materiales se pueden interpretar desde este nivel de estructura. La estructura atómica incluso incluye enlaces y cristalografía. La unión es el proceso de unir la superficie de los sólidos mediante un adhesivo, que son materiales de metales preciosos que unen la superficie de los sólidos con adherencia y su propia fuerza (cohesiva) sin alterar sustancialmente la estructura estructural de los materiales adheridos. El otro proceso mencionado es la cristalografía, o dibujo de cristales, que examina la disposición de los átomos en sólidos cristalinos.
Con esto en mente, hablemos de qué se trata toda esta ciencia de los materiales. Qué materiales están estudiando los científicos. Entonces, los científicos de materiales observan cómo se comportan los materiales y por qué fallan. Claramente, al comprender la estructura de la materia e inventar la escala atómica a la escala milimétrica, se están encontrando nuevas formas de combinar elementos químicos con sustancias con propiedades funcionales sin precedentes.
La ciencia de los materiales ha tenido enormes consecuencias en la ciencia. Por ejemplo, un teléfono inteligente actual, si se construyera en la década de 1980, costaría 110 millones de dólares y requeriría casi 200 kilovatios de energía, necesarios para los 2 kilovatios actuales, y el dispositivo en sí tendría 14 metros de altura. Esto se debe de alguna manera a la evolución de los materiales. Así, hoy en día este dispositivo está presente en los bolsillos de más de 3,5 millones de personas en la actualidad. Pero en el futuro, demasiada ciencia de estos materiales estará en el centro de innumerables avances. Solo por nombrar algunos en las áreas de futuras ciudades, tránsito y medicina. Además, los científicos de materiales están avanzando con la investigación en nanotecnología y biomateriales.
Como reflexión final, hubo muchas oportunidades con el descubrimiento de la ciencia de los materiales, que no es realmente un descubrimiento, pero vino por sí solo con la ayuda de la lógica, si es que no es probable que todavía esté en el nivel en el que todo había empezado.
Agradecimientos.
Recopilación de información: Sándor Dezsö.
