El documento describe los materiales que componen los Mars Rovers Spirit y Opportunity, como metales, cerámicos, compuestos y polímeros. Explica qué es un material y da ejemplos de los principales materiales en la corteza terrestre y la atmósfera. Resalta la importancia del estudio de materiales para la producción, procesamiento, diseño y desarrollo de nuevos materiales para aplicaciones específicas. Describe los tipos principales de materiales como metálicos, polímeros, cerámicos y compuestos, dando ejemplos de

1. Materiales

2. El Mars Rovers - Spirit y Opportunity
El Spirit y el Opportunity están hechos de materiales como:
* Metales *Ceramicos *Composites *Polimeros * Semiconductores
www.nasa.gov

3. ¿Qué es un material?
• Se puede definir como la sustancia de la que
están hechas las cosas.
• Se obtienen de la corteza terrestre y de la
atmósfera.
• Ejemplos :-
 El Silicio y el Hierro constituyen el
27,72 y el 5,00 por ciento del peso de
la corteza terrestre, respectivamente.
 El Nitrogeno y el Oxígeno
constituyen el 78.08 y el 20.95 por
ciento del volumen del aire seco,
respectivamente.

4. ¿Porqué es importante el estudio de los materiales?
• La Producción y el Procesamiento de los materiales
constituyen una gran parte de nuestra economía.
• Se deben elegir los materiales adecuados al diseño.
• Se necesitan nuevos materiales para nuevas
aplicaciones
 Ejemplo :- Materiales resistentes a la temperatura.
 La estación espacial y el Mars Rovers deben
soportar las condiciones del espacio.
* Alta velocidad, baja temperatura, fuertes pero
livianos
• La modificación de las propiedades puede ser
necesaria para ciertas aplicaciones.
 Ejemplo :- Tratamiento térmico.

5. Ciencia de los materiales
• Trata del conocimiento básico de la estructura
interna, las propiedades y el procesamiento de los
materiales.
• Este conocimiento se utiliza para convertir los
materiales en productos.
Conocimiento
resultante de
la estructura
y propiedades
Conocimiento
Aplicado de
Materiales
Ciencia de Materiales
Diseño Ingeniería de Materiales
Conocimiento
Básico de los
materiales

6. Tipos de Materiales
• Materiales Metálicos
 Compuestos de uno o más elementos metálicos.
 Ejemplo:- Hierro, Cobre, Aluminio.
 Los elementos metálicos pueden combinarse con no
metales.
 Ejemplo:- Carburo de Silicio, Óxido de hierro
 Son inorgánicos y tienen estructura cristalina
 Son buenos conductores eléctricos y térmicos
Metales y Aleaciones
Ferrosos
Ej: Acero,
Hierro
No ferrosos
Ej:Cobre
Aluminio

7. Tipos de Materiales
• Materiales poliméricos (plásticos)
 Moléculas gigantes, en general no cristalinas.
 Algunas tienen regiones cristalinas y no
cristalinas.
 Malos conductores de la electricidad, usados
como aislantes.
 La ductilidad y dureza varían apreciablemente.
 Baja densidad y temperatura de
descomposición
 Ejemplos :- Cloruro de Poli Vinilo (PVC),
Poliéster.
 Applicaciones :- Electrodomésticos, DVDs, Telas
etc.

8. Tipos de Materiales
• Materiales Ceramicos
 Elementos metálicos y no metálicos unidos
químicamente.
 Pueden ser cristalinos, no cristalinos o una mezcla de
ambos.
 Duros, fuertes y con resistencia al desgaste.
 Buenos aislantes
Otras aplicaciones : Abrasivos, materiales de
construccion, utensilios etc.
 Ejemplo:- Porcelana, Vidrio.

9. Tipos de Materiales
• “Composites”
 Mezclas de dos o más materiales.
 Consisten en un material de relleno y uno de unión.
 Los materiales se unen pero no se mezclan.
 Dos tipos principales :-
o Fibrosos: Fibras en una matriz
o Particulares: Particulas en una matriz
o La Matriz puede ser metal, ceramico o polímero
 Ejemplos :-
 Fibra de vidrio ( Material de refuerzo en una
matriz de poliester o epoxy)
 Concreto ( Grava o barras de acero reforzado en
cemento y arena)
 Aplicaciones:- Alas de avión, construcción de motores.

10. Competencia entre Materiales
• Los materials compiten
entre ellos por su
supremacía en el
mercado.
• El uso de los diferentes
materiales depende de su
costo y prestaciones.
• Materiales nuevos, más
baratos o mejores
reemplazan a los viejos
cuando hay un avance en
la tecnología.
Example:-
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
lb/Car
1985 1992 1997
Model Year
Aluminio
Hierro
Plastico
Acero
Uso de
materiales en automóviles.
After J.G. Simon, Adv. Mat. & Proc., 133:63(1988) and new data

16. Tendencias Futuras
• Materiales Inteligentes : Cambian sus propiedades
por estímulos externos.
 Aleaciones con memoria: Los materiales sometidos
a esfuerzo vuelven a tomar su forma a cierta
temperatura
 se utilizan en válvulas de corazón
 Materiales piezoeléctricos: producen un campo
eléctricos cuando se exponen a fuerzas o viceversa.
 Se usan en actuadores y en reducidores de vibración.

17. MEMS y Nanomateriales
• MEMS: Sistemas Microelectromecánicos.
 Miniaturas
 Micro-bombas, sensores
• Nanomateriales: Tamaño característico < 100
nm
 Ejemplos: polvos cerámicos
 Los nanomateriales son más fuertes y resistentes.
 Tienen características biocompatibles.

18. Caso de Estudio –Selección de Material
• Problema: Elegir el material adecuado para el
cuadro y horquilla de una bicicleta.
Acero y
aleaciones
Madera
Fibra de
carbono
Plástico
Reforzado
Aleaciones
de
aluminio
Aleaciones
de Ti y Mg
Bajo costo pero
pesado. Menor
resistencia a
corrosión
Ligero y
fuerte. Pero
no puede
moldearse
Muy liviano y
fuerte. Sin
corrosion.
Muy caro
Liviano, bastante
fuerte. Resistente
a corrosión.
Caro
Mejor que el
Aluminio.
Y muchísimo
más caro
¿Costo importante? Seleccionar acero
¿Propiedades importantes? Seleccionar FCPR

21. Caso de Estudio : Falla en los diseños
Puente sobre el río mississippi – Agosto 2007

22. Posibles causas de la falla
• Diseños obsoletos: el puente fue diseñado en 1961
y finalizado en 1967, con una vida útil esperada de
50 años.
• Sobrecarga: no fue diseñado para el tránsito ni los
automóviles que circulan hoy día.
• Materiales: se han hecho muchos avances en
materiales para construcción de puentes.
• Fatiga + Corrosión: el ambiente corrosivo al que
fue expuesto pudo haber acelerado la fatiga del
material. Hoy día se están pensando nuevos
materiales poliméricos que puedan disminuir estos
riesgos