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Ciencia de los Materiales

El Secreto del Comportamiento de los Materiales Amorfos1 de Septiembre de 2008.

Científicos de laboratorios afiliados al CNRS en Burdeos, Lyon y París han proporcionado la primera prueba de que los materiales amorfos, también conocidos como vidrios blandos, se deforman y fluyen a través de un movimiento colectivo de sus partículas.

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Estos materiales (que incluyen el mousse de chocolate, la crema para el afeitado, la salsa mahonesa, los

vidrios metálicos, los materiales granulares y el cieno) son sólidos amorfos. O, en otros términos, sus estructuras atómicas están desordenadas como las de un líquido, carecen de la estructura cristalina, pero son lo bastante rígidos como para no desparramarse en ausencia de un recipiente que los contenga, como sí haría un líquido. Son realmente capaces de fluir si son forzados: La mayonesa parece sólida en un frasco pero puede extenderse con un cuchillo.

Este descubrimiento debe hacer posible entender mejor la deformación y la fractura en los vidrios metálicos y el esparcimiento de las capas delgadas de materiales frágiles (como las cremas faciales) que se usan en las industrias de los cosméticos, del procesamiento de alimentos y de los lubricantes.

Sin embargo, la naturaleza y el origen de este estado amorfo continúan siendo un desafío científico para los investigadores.

En los últimos años se ha progresado en múltiples frentes. Se han hecho importantes trabajos teóricos y experimentales sobre los sólidos amorfos en reposo, gracias a los cuales se ha logrado entender mejor la naturaleza paradójica de la estructura rígida de estos materiales. Sin

embargo, el vínculo con su conducta de flujo no había sido establecido previamente.

En el nuevo estudio, los investigadores llevaron a cabo una serie de experimentos usando las técnicas de la microfluídica. Gracias a esos experimentos, pudieron observar el flujo de emulsiones altamente concentradas en microcanales de varios anchos distintos.

Analizando el flujo de este material en canales con anchuras micrométricas, los investigadores pudieron identificar que las propiedades intrínsecas del flujo del material dependen de su confinamiento; en otras palabras, el hecho de que sea obligado a fluir en un cauce estrecho. Sorprendentemente, en ciertas situaciones, el material parece ser aún más fluido cuando se confina.

El análisis detallado de estas propiedades revela que los movimientos a gran escala de las partículas del fluido tienen lugar colectivamente. Este efecto de cooperatividad es, sin embargo, muy diferente del efecto que se ha observado en la dinámica colectiva de los materiales amorfos que no están fluyendo, lo cual plantea nuevas preguntas teóricas. La naturaleza colectiva identificada en el flujo difiere de las descripciones usuales propuestas.

Información adicional en:

www.amazings.com/ciencia/noticias/010908d.html

Materiales amorfos

Por

Juan Pablo Mazo Ruiz

Carlos Andres Hincapie Naranjo

Ingeniería mecánica

Ciencia de los materiales

Institución universitaria pascual bravo

26/02/2013

Materiales amorfos

Un sólido amorfo consiste en partículas acomodadas en forma irregular y por ello no tienen el orden que se encuentra en los cristales. Ejemplos de sólidos amorfos son el vidrio y muchos plásticos. Los sólidos amorfos difieren de los cristalinos por la manera en que se funden. Si controlamos la temperatura de un sólido cristalino cuando se funde, encontraremos que permanece constante. Los sólidos amorfos no tienen temperatura de fusión bien definida; se suaviza n y f unden en un rango de temperatura y no tienen “punto de fusión” característico. Los sólidos amorfos, al igual que los líquidos y gases, son isotpicorós, es decir sus propiedades son iguales en todas las direcciones. Esto se debe a la falta de regularidad en el ordenamiento de las partículas en los sólidos amorfos, lo cual determina que todas las direcciones sean equivalentes.

La característica más notoria de estos materiales es la ausencia de orden de largo alcance. Esto significa que, al contrario de lo que ocurre en un cristal, el conocimiento de las posiciones atómicas de una región no nos permite predecir cuales serán las posiciones atómicas en otra región más o menos distante. A corto alcance sólo en el caso de los gases se puede realmente hablar de aleatoriedad, ya que tanto en los líquidos como en los gases se observan valores de densidad que sólo son compatibles con empaquetamientos más o menos compactos de átomos. Ahora bien, la obtención de estos empaquetamientos impone ciertas restricciones, esto es lo que nos permite hablar de orden de corto alcance. Este orden de corto alcance está siempre presente, sin embargo entre el sólido cristalino y el líquido hay bastantes diferencias, mientras que entre el líquido y el sólido amorfo encontramos bastantes semejanzas.

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Sin embargo el número de átomos que rodea a un átomo dado y la distancia interatómica media son similares en las fases sólida y líquida como corrobora la similitud encontrada en los valores de la densidad de cada fase.

Los materiales amorfos no son algo nuevo de nuestra vida diaria. La misión del Apolo recuperó uno de esos materiales desde la superficie lunar, que data de millones de años, por lo cual no nos debe extrañar que los hombres hayan podido crear materiales vítreos (principalmente de silicio) por cientos de años.

Surgirá aquí la pregunta de saber: ¿por qué hoy se habla tanto de estos materiales? Su respuesta radica en el estudio científico de los mismos, en las nuevas formas de obtención y en las considerables características y promesas tecnológicas, que en el futuro, prometen quizás un rol más protagónico en el desarrollo de materiales.

Quizás lo más importante de este tipo de materiales se pueden resumir en dos cosas:

1. Aspecto científico del material. Una gran dive ..2. NTRODUCCION3. El sólido amorfo es un estado sólido de la materia, en el que las

partículas que conforman el sólido carecen de una estructura ordenada. Estos sólidos carecen de formas y caras bien definidas. Esta clasificación contrasta con la de sólidos cristalinos, cuyos átomos están dispuestos de manera regular y ordenada formando redes cristalinas.

4. Muchos sólidos amorfos son mezclas de moléculas que no se pueden apilar bien. Casi todos los demás se componen de moléculas grandes y complejas. Entre los sólidos amorfos más conocidos destaca el vidrio.

5. El vidrio es un material inorgánico duro, frágil, transparente y amorfo que se encuentra en la naturaleza aunque también puede ser producido por el hombre. El vidrio artificial se usa para hacer ventanas, lentes, botellas y una gran variedad de productos. El vidrio es un tipo de material cerámico amorfo.

6. El vidrio se obtiene a unos 1.500 °C de arena de sílice (SiO2), carbonato de sodio (Na2CO3) y caliza (CaCO3).

7. El término "cristal" es utilizado muy frecuentemente como sinónimo de vidrio, aunque es incorrecto en el ámbito científico debido a que el vidrio es un sólido amorfo (sus moléculas no están dispuestas de forma regular) y no un sólido cristalino.

8. Cristal: Vidrio:9. Propiedades del vidrio común10. Las propiedades del vidrio común, son una función tanto de la

naturaleza como de las materias primas como de la composición química del producto obtenido. Esta composición química se suele representar en forma de porcentajes en peso de los óxidos más estables a temperatura ambiente de cada uno de los elementos químicos que lo forman. Las composiciones de los vidrios silicato sódicos más utilizados se sitúan dentro de los límites que se establecen en la tabla adjunta.

11. Intervalos de composición frecuentes en los vidrios comunes12. Componente Desde ... % ... hasta %13. Si14.

http://clubensayos.com/Temas-Variados/Materiales-Amorfos/1500919.html

http://cybertesis.unmsm.edu.pe/bitstream/cybertesis/259/1/medina_mj.pdf