Material para niños
Un material es cualquier cosa de la que están hechas las cosas. Puede ser algo que podemos tocar, como la madera o el metal, o algo más abstracto, como la información en un libro. Los materiales se pueden usar para muchas cosas diferentes.
Por ejemplo, cuando hablamos de material escolar, nos referimos a cuadernos, lápices, pinturas y plastilina. Los materiales de construcción incluyen cemento, acero, arena y grava, que se usan para construir edificios y puentes.
La palabra "material" cambia un poco su significado según el tema del que hablemos:
- En ciencia, un material es cualquier grupo de materia.
- En química, es cualquier sustancia o mezcla de sustancias que forman algo.
- Para un artista, el material es todo lo que puede transformar en una obra de arte.
Contenido
¿De dónde viene la palabra "material"?
La palabra "material" viene del latín materialis, que significa "que pertenece a la materia" o "hecho de material". Viene de la palabra materia, que en latín se refería tanto a las cosas físicas como a la base de algo. Al principio, no solo se usaba para cosas que se podían tocar, sino también para la idea de lo que forma la realidad. Con el tiempo, se empezó a usar más en ciencia y tecnología para hablar de los recursos que usamos para crear objetos.
Materiales en la historia y la naturaleza
En la naturaleza, hay muchísimos materiales que forman las rocas, el suelo o los lugares donde encontramos petróleo o gas natural.
Los materiales han sido muy importantes a lo largo de la historia de la humanidad. Por ejemplo, en la prehistoria, hubo la Edad de Piedra, la Edad de Bronce y la Edad de Hierro. Después, en el siglo XIX, llegó la edad del acero, y a mediados del siglo XX, la edad de los polímeros (también conocida como la edad del plástico). En la segunda mitad del siglo XX, vivimos la edad del silicio, que es clave para la electrónica.
Los materiales se pueden dividir en dos grandes grupos:
- Naturales: Se obtienen directamente de la naturaleza.
- Sintéticos o artificiales: Son creados por el ser humano, a menudo transformando materiales naturales.
¿Cómo se clasifican los materiales?
Los materiales se pueden clasificar de varias maneras, según su origen o sus características.
Materiales naturales
Son los que encontramos en la naturaleza sin que el ser humano los haya modificado. Algunos ejemplos son la madera, las piedras, el algodón, el hierro (que se saca de las minas) y las arcillas. Estos materiales se han usado desde hace mucho tiempo y siguen siendo muy importantes.
Materiales sintéticos o artificiales
Estos materiales son creados por las personas en fábricas, usando recursos naturales. Los plásticos, los metales aleados (como el acero), el vidrio y los materiales compuestos son ejemplos de materiales sintéticos. No existen así en la naturaleza, sino que se hacen transformando otros elementos.
Materiales compuestos
Son materiales que se forman al combinar dos o más materiales diferentes. El objetivo es crear un nuevo material con propiedades mejores que las de sus partes por separado. Un ejemplo muy conocido es el concreto u hormigón, que se hace con cemento, agua, arena y grava. Otros ejemplos son los plásticos reforzados con fibra de carbono, que se usan en aviones.
Materiales orgánicos e inorgánicos
Los materiales orgánicos tienen carbono en su estructura y suelen venir de seres vivos. La madera, los plásticos y las fibras naturales son orgánicos. Los materiales inorgánicos no tienen carbono (excepto algunas excepciones como el diamante) y suelen ser minerales como las piedras, los metales y las cerámicas.
Semiconductores
Los semiconductores son materiales que conducen la electricidad de una forma especial, a medio camino entre los que conducen muy bien (como los metales) y los que no conducen nada (como el plástico). Sus propiedades eléctricas pueden cambiar mucho si se les añaden pequeñas cantidades de otros elementos. Con estos materiales se fabrican los circuitos integrados que están en casi todos los aparatos electrónicos de hoy en día.
Materiales en la tecnología
Nuestra sociedad actual depende mucho de la tecnología. La industria necesita usar máquinas muy potentes y muchos tipos de materiales para diferentes propósitos. Por ejemplo, para construir puentes y viaductos, diseñar edificios altos o fabricar vehículos más seguros y rápidos.
Para lograr estos objetivos, es muy importante saber qué materiales son los mejores para cada uso, cuáles son sus propiedades y cómo reaccionarán a las condiciones a las que serán expuestos.
La tecnología también produce residuos. Por eso, es cada vez más importante pensar en el "ciclo de vida" de los materiales, desde que se obtienen hasta que se desechan, ya que la mayoría no se pueden renovar y hay una cantidad limitada en el planeta.
Ejemplos de materiales tecnológicos
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Perola de cocina de acero.
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Macetas de cerámica.
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Variedad de utensilios y objetos de plástico.
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Palés de madera.
Aquí tienes una lista de algunos materiales importantes en la tecnología:
- Metales: acero, hierro, aluminio, estaño, plomo.
- Materiales pétreos:
- Fibras Textiles:
- Madera:
- Duras: Haya, Roble.
- Blandas: Pino, Abeto.
- Prefabricadas: contrachapado, tablero Aglomerado.
- Plásticos:
- Termoplásticos: PET, PVC, polietileno.
- Termoestables: poliuretano, baquelita.
- Elastómeros: látex, caucho.
- Materiales compuestos: Fibra de vidrio.
Propiedades de los materiales
Los materiales tienen características especiales que nos dicen cómo se comportan en diferentes situaciones. Algunas de las propiedades más importantes son:
Propiedades mecánicas
Estas propiedades nos dicen qué tan fuerte y elástico es un material. Por ejemplo, qué tan bien resiste si lo estiramos (resistencia a la tracción), si lo aplastamos (compresión), si recibe un golpe (impacto) o si se dobla (flexión).
Propiedades térmicas
Nos muestran cómo reacciona un material a los cambios de temperatura. Por ejemplo, qué tan bien conduce el calor (conductividad térmica) o cuánto se expande cuando se calienta.
Propiedades eléctricas
Incluyen la capacidad de un material para dejar pasar la electricidad (conductividad eléctrica). Los metales son buenos conductores, mientras que los plásticos suelen ser aislantes (no dejan pasar la electricidad).
Propiedades magnéticas
Nos dicen cómo un material reacciona a los campos magnéticos o si puede crear su propio campo magnético.
Propiedades ópticas
Se refieren a cómo un material interactúa con la luz. Esto incluye si es transparente (como el vidrio), si refleja la luz o si la absorbe.
Propiedades químicas
Nos indican cómo reacciona un material con diferentes sustancias químicas. Por ejemplo, si se oxida o si se corroe.
Ingeniería de materiales
La ingeniería de materiales es una rama de la ingeniería que se encarga de estudiar, diseñar y mejorar los materiales. Su objetivo es transformar un material básico en un producto que tenga una función específica que el usuario desea. Para esto, se consideran cuatro cosas clave: la función que tendrá el producto, el material, su forma (geometría) y el proceso para fabricarlo.
Los ingenieros de materiales necesitan saber cómo se comportan los materiales bajo diferentes fuerzas y condiciones. También estudian otras características como las propiedades físicas, térmicas, eléctricas, ambientales y económicas.
Además, es fundamental entender el proceso de fabricación, ya que hay muchas formas de transformar los materiales, como el moldeo, la extrusión, el corte o la soldadura. En cada uno de estos pasos, el material es lo más importante, porque es la base del producto final.
Pruebas de materiales
Para saber exactamente cómo se comporta un material, se le hacen pruebas especiales llamadas ensayos. Estas pruebas son procedimientos estandarizados que nos permiten conocer y medir las propiedades de los materiales, detectar posibles defectos y ver cómo responden en diferentes condiciones de uso.
Pruebas de propiedades mecánicas
Las pruebas de propiedades mecánicas son muy importantes para saber cómo se comportan los materiales bajo diferentes condiciones. Estas pruebas evalúan la resistencia, la ductilidad (cuánto se puede estirar sin romperse), la dureza (resistencia a ser rayado o marcado), la tenacidad (capacidad de absorber energía antes de romperse) y la elasticidad (capacidad de volver a su forma original). Toda esta información es clave para elegir el material adecuado para cada uso.
Una de las pruebas más comunes es el ensayo de tracción. En esta prueba, se estira una muestra del material hasta que se rompe. Así se puede saber qué tanta fuerza soporta antes de deformarse o romperse. El ensayo de compresión es similar, pero en lugar de estirar, se aplica una fuerza para aplastar el material. Es útil para materiales como el concreto.
El ensayo de dureza mide qué tan resistente es la superficie de un material a ser marcado o rayado. Hay varios métodos, como Rockwell o Brinell. El ensayo de impacto, como el Charpy o Izod, evalúa la capacidad de un material para resistir un golpe repentino.
El ensayo de fatiga prueba la resistencia de un material a cargas que se repiten muchas veces, como las que experimentan las piezas de un motor. Finalmente, el ensayo de fluencia mide cómo se deforma un material bajo una fuerza constante a altas temperaturas durante mucho tiempo, lo cual es importante para materiales usados en lugares muy calientes.
Aspectos comerciales de los materiales
En las empresas, la forma en que se manejan los materiales para la producción y la forma en que se compran no siempre van al mismo ritmo. Esto se debe a que el departamento de compras planifica las adquisiciones de manera diferente a cómo se producen las cosas. Solo con una forma de trabajar llamada "producción justo a tiempo" se puede lograr que todo esté perfectamente sincronizado.
La manera en que se compran los materiales también depende mucho de qué tan confiables sean los proveedores. En tiempos de cambios económicos globales, es difícil aplicar principios como el "justo a tiempo". Por eso, un objetivo importante es lograr que la producción y la gestión de materiales estén lo más sincronizadas posible.
Véase también
En inglés: Material Facts for Kids
