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CONTENIDO
Introducción
2
¿POR QUÉ ESTUDIAR CIENCIA DE LOS MATERIALES? 41.1
Generalidades de la Ciencia de los Materiales 4
¿QUÉ PROBLEMAS IMPACTAN LA SELECCIÓN DE LOS MATERIALES Y EL DISEÑO? 41.2
Consideraciones de las propiedades para aplicaciones específicas 5
1.3
Impacto de las propiedades de enlace de los materiales 10
1.4
Cambios de las propiedades a través del tiempo 17
1.5
Impacto de la economía en la toma de decisiones 18
1.6
Sustentabilidad e ingeniería verde 18
¿QUÉ ELECCIONES ESTÁN DISPONIBLES? 211.7
Clases de materiales 21
Estructura de los materiales
30
¿CÓMO ESTÁN ARREGLADOS LOS MATERIALES? 322.1
Introducción 32
2.2
Niveles de orden 33
2.3
Parámetros de la red cristalina y factores de paquete atómico 36
2.4
Estimaciones de densidad 40
2.5
Planos cristalográficos 41
2.6
Índices de Miller 43
¿CÓMO SE MIDEN LOS CRISTALES? 452.7
Difracción de rayos X 45
2.8
Microscopía 52
¿CÓMO SE FORMAN Y CRECEN LOS CRISTALES? 532.9
Nucleación y crecimiento del grano 53



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Compuestos
224
¿QUÉ SON LOS MATERIALES COMPUESTOS Y CÓMO SE HACEN? 2267.1
Clases de compuestos 226
7.2
Compuestos reforzados con fibras 227
7.3
Compuestos de partículas 237
7.4
Compuestos laminares 242
¿QUÉ LES SUCEDE A LOS COMPUESTOS OBSOLETOS? 2437.5
Reciclaje de materiales compuestos 243
Materiales electrónicos y ópticos
246
¿CÓMO FLUYEN LOS ELECTRONES A TRAVÉS DE LOS METALES? 2488.1
Conductividad en los metales 248
8.2
Resistividad eléctrica 253
¿QUÉ SUCEDE CUANDO NO HAY ELECTRONES LIBRES? 2548.3
Aislantes 254
8.4
Semiconducción intrínseca 254
8.5
Semiconducción extrínseca 256
¿CÓMO OPERAN LOS DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS? 2588.6
Diodos 258
8.7
Transistores 259
8.8
Circuitos integrados 260
8.9
Comportamiento dieléctrico y condensadores 261
¿QUÉ OTROS COMPORTAMIENTOS ELÉCTRICOS DESPLIEGAN ALGUNOS MATERIALES? 2628.10
Materiales ferroeléctricos y piezoeléctricos 262
7
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Ciencia de Materiales. Aplicaciones en Ingeniería
¿QUÉ SON LAS PROPIEDADES ÓPTICAS Y POR QUÉ IMPORTAN? 2638.11
Propiedades ópticas 263
8.12
Aplicaciones de materiales ópticos 267
Biomateriales y materiales biológicos
272
¿QUÉ CLASES DE MATERIALES INTERACTÚAN CON LOS SISTEMAS BIOLÓGICOS? 2749.1
Biomateriales, materiales biológicos y biocompatibilidad 274
¿QUÉ MATERIALES BIOLÓGICOS PROPORCIONAN SOPORTE ESTRUCTURAL Y QUÉ BIOMATERIALES INTERACTÚAN CON ELLOS O LOS REEMPLAZAN? 2759.2
Materiales biológicos y biomateriales estructurales 275
¿QUÉ BIOMATERIALES HACEN UNA FUNCIÓN NO ESTRUCTURAL EN EL CUERPO? 2859.3
Biomateriales funcionales 285
¿CUÁLES CUESTIONES ÉTICAS SON ÚNICAS PARA LOS BIOMATERIALES? 2949.4
Ética y biomateriales 294
APÉNDICE A: PRINCIPALES PRODUCTORES DE METALES Y POLÍMEROS 299APÉNDICE B: PROPIEDADES DE LOS PRINCIPALES METALES Y ALEACIONES 303APÉNDICE C: PROPIEDADES DE LOS ELEMENTOS COMUNESEXPLICACIÓN DE LOS SÍMBOLOS INUSUALES EN QUÍMICA 309GLOSARIO 311ÍNDICE 331

La ciencia de materiales implica investigar la relación entre la estructura y las propiedades de los materiales. Por el contrario, la ingeniería de materiales se fundamenta en las relaciones propiedades-estructura-procesamiento-funcionamiento y diseña o proyecta la estructura de un material para conseguir un conjunto predeterminado de propiedades. Conviene matizar esta diferencia, puesto que a menudo se presta a confusión.



La ciencia de materiales es un campo multidisciplinario que estudia conocimientos fundamentales sobre las propiedades físicas macroscópicas de los materiales y los aplica en varias áreas de la ciencia y la ingeniería, consiguiendo que éstos puedan ser utilizados en obras, máquinas y herramientas diversas, o convertidos en productos necesarios o requeridos por la sociedad.



Características de la Obra



Esta obra proporciona los elementos necesarios para una mejor comprensión de la Ciencia de Materiales, la cual está estrechamente vinculada y de manera cotidiana a la Ingeniería,



Ventajas Competitivas



El contenido y materiales interactivos hacen de este libro de texto una herramienta esencial para la formación básica de los alumnos en esta área.

Dispone de material de gran utilidad en los apéndices, para una mejor comprensión y aplicación de lo expuesto a lo largo del texto.

Presenta material exclusivo para docentes (presentaciones en power point y manual de soluciones) disponibles en la Internet.



Para el profesor y el estudiante.



Animaciones



Sólo para el profesor.



Manual de soluciones.

Galería de imágenes.

Plantillas de lectura.



Destacado por



Su equilibrio, ya que expone un amplio espectro de los materiales disponibles.

Su aplicación en diversos programas de ingeniería (aeroespacial, biológica, química, civil, eléctrica, industrial y mecánica entre otras).



Aprenda



A seleccionar los materiales idóneos según su finalidad, a través pruebas suficientes y apropiadas para asegurarse que éste permanecerá en las condiciones adecuadas durante la vida útil del producto.

A medir e interpretar datos de las pruebas realizadas, así como las fallas de los mismos.



Conozca



Las características, propiedades, aplicaciones y métodos de selección y medición, así como factores (tiempo, uso y exposición a condiciones ambientales) que alteran las propiedades de cada material.

Las formas básicas del enlace atómico para relacionarlas con diversos grupos existentes de materiales como metales, polímeros y cerámicos.

La importancia de los biomateriales; su clasificación, desarrollo y prospectiva.



Desarrolle



Elaborar diagramas de equilibrio de fase, su interpretación y aplicación de los datos que de éstos se generen.

Relacionar por medio de casos prácticos, la compatibilidad del material con su finalidad.