Cuando se habla de materiales, prácticamente se está haciendo alusión a la materia que se utiliza para algún uso determinado. Así, se tienen materiales dentales, materiales de construcción, materiales para alfarería, materiales para la industria (textil, química, electrónica, nuclear, automovilística, aeronáutica, aeroespacial, etc).
Desde hace varias décadas, los autores de libros acerca de materiales para ingeniería han incorporado los aportes de la ciencia a la ingeniería, a fin de obtener respuestas acerca del por qué del comportamiento de los materiales.
Acerca de la ciencia de los materiales y con una visión admirablemente futurista, Brostow[1] decía:
“…esta disciplina juega un papel múltiple: describe los materiales conocidos, explica por qué se comportan de determinado modo, y en ocasiones predice nuevos materiales con determinadas propiedades específicas de antemano. Se ha dicho que “en ocasiones, predice” porque por el momento la mayoría de los materiales nuevos aún se obtienen por el método llamado de prueba y error. Esto se debe en parte a motivos propios de la ciencia de los materiales, pero también a motivos externos. Hay muchas preguntas que la física y la química aún no se han podido contestar. Pero cada día se encuentran nuevas respuestas. Es esencial que la ciencia de los materiales incorpore las respuestas que ya se han obtenido, y por supuesto las que se seguirán obteniendo en el futuro, para aplicarlas a los objetivos que se persiguen.”
Respecto a la clasificación de los materiales, una década más tarde Flinn y Trojan[2] comentaban:
“1. Existen miles de materiales disponibles. Es más sencillo dividirlos en tres clases simples: metálicos, cerámicos y poliméricos (plásticos, madera, etc). Los materiales compuestos son una mezcla de estas tres clases. Un ejemplo importante de estos materiales es el compuesto de fibra de vidrio, compuesto de un cerámico (fibra de vidrio) y una matriz de resina (plástico).
2. Las divisiones se hacen tomando como base las fuerzas de enlace entre los átomos o entre las moléculas del material. Las fuerzas de enlace dependen de la organización atómica fundamental y son similares dentro de una misma familia. Esto facilita la comprensión y clasificación de las propiedades de un material…”
Más recientemente, Shackelford distingue cinco categorías que abarcan los materiales disponibles para los ingenieros en su práctica profesional: metales, cerámicos y vidrios, poliméricos, compuestos y semiconductores.
Respecto a la clasificación de los materiales Shackelford[3] menciona:
“El amplio conjunto de materiales disponibles para los ingenieros puede dividirse en cinco categorías: metales, cerámicos y vidrios, polímeros, materiales compuestos y semiconductores. Las tres primeras categorías pueden relacionarse con los distintos tipos de enlace atómico. Los materiales compuestos abarcan combinaciones de dos o más materiales pertenecientes a las tres categorías anteriores. Estas primeras cuatro categorías constituyen los materiales estructurales. Los semiconductores constituyen una categoría aparte de materiales electrónicos que se caracterizan por su conductividad eléctrica intermedia. Conocer las propiedades de los distintos materiales requiere el examen de la estructura, a escala microscópica o submicroscópica. La ductilidad relativa de ciertas aleaciones metálicas está relacionada con su arquitectura a escala atómica. De forma similar, el desarrollo de materiales cerámicos transparentes ha exigido un control cuidadoso de la arquitectura a escala microscópica. Una vez que se comprenden las propiedades de los materiales puede realizarse la selección práctica del material idóneo para una aplicación dada. La selección del material se realiza en dos niveles. En primer lugar, existe una competencia entre las distintas categorías. En segundo lugar, dentro de la categoría mas apropiada, compiten los materiales pertenecientes a la misma, hasta obtener un material específico, que resultará ser el óptimo. Por otra parte, los nuevos desarrollos pueden permitir seleccionar un material alternativo para un diseño determinado.”
En el ámbito de la odontología, también se han hecho publicaciones que se encaminan hacia los mismos objetivos. Refriéndose a las propiedades de los materiales, O’Brien[4] menciona:
“Un amplio espectro de propiedades está presente con cada tipo de material básico; sin embargo, hay una “semejanza familiar” entre las variedades de cada tipo de material. Por ejemplo, aunque los metales exhiben un amplio rango de resistencia, puntos de fusión, etc, ellos se parecen entre sí en su ductilidad, su conductividad térmica y eléctrica y su lustre metálico. De manera similar, las cerámicas pueden caracterizarse por ser fuertes a pesar de ser quebradizas, y los polímeros tienden a ser flexibles (bajo módulo de elasticidad) y débiles. Estos “rasgos familiares” de los tres materiales básicos son mas fáciles de entender y así, más fáciles de recordar, si conocemos las razones detrás de ellos. De hecho, simplemente el entender un concepto clave para cada uno de los tres materiales básicos, nos da un panorama significativo respecto a cómo cada clase de material se comporta como material dental restaurativo, y además nos da una idea del potencial de estos materiales, si se vencen algunas de sus limitaciones. Las relaciones entre los tres materiales básicos se muestran en la siguiente figura.
Diagrama de árbol mostrando la clasificación de los tres materiales básicos.”
Como puede apreciarse, ambas clasificaciones de los materiales (tanto para uso en ingeniería, como en odontología) están basadas en su estructura a escala atómica, la cual tiene una gran relación con sus propiedades. Así, todos los materiales pueden clasificarse en tres tipos básicos: metálicos, cerámicos y poliméricos y de sus propiedades depende el uso que se haga de ellos. Los materiales más sencillos corresponden a un solo tipo básico; otros, más complejos, están constituidos por dos o más componentes.
[1] Brostow, 1981. INTRODUCCIÓN A LA CIENCIA DE LOS MATERIALES(Capítulo 1, Introducción. Página 23).
[2] Flinn y Trojan, 1991. MATERIALES DE INGENIERÍA Y SUS APLICACIONES (Capítulo 1. El problema de la selección y el desarrollo de los materiales. Página 2).
[3] Shackelford, 2005. INTRODUCCION A LA CIENCIA DE LOS MATERIALES PARA INGENIEROS (Capítulo 1. Materiales para ingeniería. Página 19).
[4] O’Brien, 1997. DENTAL MATERIALS AND THIN SELECTION (Chapter 1, A Comparison of Metals, Ceramics and Polymers. Page 1).
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