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• María Gabriela Colmenares

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UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA DE PROCESOS INDUSTRIALES CAMPUS CAGUA FUNDAMENTOS DE MATERIALES Y PROCESOS DE MANUFACTURA

Realizado por:  María G. Colmenares CI. 20590278

Mayo, 2012

PROPIEDADES ÓPTICAS Cuando estudiamos los materiales, interaccionamos con ellos de alguna manera para obtener información sobre sus características y sus propiedades. En ese sentido, una de las formas más comunes de inspeccionar la materia consiste en analizar la luz que ha interaccionado con ella. La visión se basa en este proceso y así obtenemos información sobre la forma, tamaño y propiedades de los cuerpos que nos rodean. La luz que proviene de la materia nos proporciona una gran cantidad de información sobre los materiales, como color, transparencia, uniformidad, estructura que podemos apreciar de manera cualitativa con nuestra vista. De acuerdo a las propiedades ópticas de los materiales, los mismos pueden ser opacos (aquellos que no dejan pasar la luz), transparentes (dejan pasar la luz) y traslúcidos (dejan pasar parte de la luz entre sus paredes). Esto indica la importancia de conocer la capacidad de algunos materiales de incidir cuando se manifiesta algún rayo de luz. En otras palabras, se dice que un material es opaco cuando no deja pasar la luz en proporción apreciable. Es una propiedad óptica de la materia, que tienen diversos grados y propiedades. Generalmente, se dice que un material es opaco cuando bloquea el paso de la luz visible. Por ejemplo: Madera

Espejos

Cartulinas

Un material traslucido es un cuerpo a través del cual pasa poca luz, pero que no deja ver sino confusamente o irreconociblemente las formas o lo que hay detrás de él. Por ejemplo: Diamante

Vidrio Esmerilado

Papel Cebolla

Un cuerpo transparente es un material que puede dejar pasar la luz a grandes niveles y por lo tanto por completo. Todo lo que se vea a través de estos se podrá ver con nitidez y de modo normal. Por ejemplo: Plástico liso

Cristal

Vidrio

PROPIEDADES MAGNÉTICAS El magnetismo es el fenómeno por el cual los materiales muestran una fuerza atractiva ó repulsiva ó influyen en otros materiales, ha sido conocido por cientos de años. Muchos de nuestros dispositivos modernos cuentan con materiales magnéticos; estos incluyen generadores eléctricos y transformadores, motores eléctricos, radio y TV., teléfonos, computadores y componentes de sistemas de reproducción de sonido y video.

El hierro, algunos aceros y la magnetita son ejemplos bien conocidos de materiales que exhiben propiedades magnéticas. No tan familiar sin embargo, es el hecho de que todas las sustancias están influidas de una u otra forma por la presencia de un campo magnético.

Las propiedades magnéticas se clasifican en: - Diamagnetismo: El campo magnético influye en los momentos magnéticos de los electrones dentro del átomo y produce un dipolo para todos los átomos. Estos dipolos se oponen al campo magnético, haciendo que la magnetización sea menor a cero. - Paramagnetismo: Debido a la existencia de electrones no apareados, a cada átomo se le asocia un momento magnético neto, causado por el giro de los electrones. Cuando se aplica un campo magnético, los dipolos se alinean con él, resultando una magnetización positiva. Pero, dado que los dipolos no interactúan, para alinearlos se requieren campos magnéticos extremadamente grandes. Además, en cuanto se elimina el campo, el efecto se pierde. - Ferromagnetismo: Es causado por los niveles de energía parcialmente ocupados del nivel 3d del hierro, el níquel y el cobalto. Consiste en la fácil alineación de los dipolos permanente no apareados con el campo magnético aplicado, debido a la interacción de intercambio o al refuerzo mutuo de los dipolos.

Esto significa que aún con campos magnéticos pequeños se obtienen magnetizaciones importantes, con permeabilidad relativa de hasta 106. - Antiferromagnetismo: Los momentos magnéticos producidos en dipolos vecinos se alinean en el campo magnético oponiéndose unos a otros, aún cuando la intensidad de cada dipolo sea muy alta. Esto produce una magnetización nula. - Ferrimagnetismo: Se da principalmente en materiales cerámicos, donde diferentes iones crean momentos magnéticos distintos, causando que, en un campo magnético los dipolos de ion A pueden alinearse con el campo, en tanto que los dipolos del ion B pueden oponérsele. Como las intensidades de los dipolos son distintas, el resultado será una magnetización neta. Así, los materiales con este tipo de comportamiento pueden dar una buena intensificación del campo aplicado En los materiales diamagnéticos, la disposición de los electrones de cada átomo es tal, que se produce una anulación global de los efectos magnéticos. Sin embargo, si el material se introduce en un campo inducido, la sustancia adquiere una imantación débil y en el sentido opuesto al campo inductor. Si se sitúa una barra de material diamagnético en el interior de un campo magnético uniforme e intenso, esta se dispone transversalmente respecto de aquel. Los materiales paramagnéticos no presentan la anulación global de efectos magnéticos, por lo que cada átomo que los constituye actúa como un pequeño imán. Sin embargo, la orientación de dichos imanes es, en general, arbitraria, y el efecto global se anula. Asimismo, si el material paramagnético se somete a la acción de un campo magnético inductor, el campo magnético inducido en dicha sustancia se orienta en el sentido del campo magnético inductor.

Esto hace que una barra de material paramagnético suspendida libremente en el seno de un campo inductor se alinee con este. El magnetismo inducido, aunque débil, es suficiente intenso como para imponer al efecto magnético. Para comparar los tres tipos de magnetismo se emplea la razón entre el campo magnético inducido y el inductor. Tipo de material No magnético Diamagnético

Paramagnético Ferromagnético

Antiferromagnético Ferrimagnético Superparamagnético Ferritas

Características No afecta el paso de las líneas de Campo magnético. Ejemplo: el vacío. Material débilmente magnético. Si se sitúa una barra magnética cerca de él, ésta lo repele. Ejemplo: bismuto (Bi), plata (Ag), plomo (Pb), agua. Presenta un magnetismo significativo. Atraído por la barra magnética. Ejemplo: aire, aluminio (Al), paladio (Pd), magneto molecular. Magnético por excelencia o fuertemente magnético. Atraído por la barra magnética. Paramagnético por encima de la temperatura de Curie (La temperatura de Curie del hierro metálico es aproximadamente unos 770 °C). Ejemplo: hierro (Fe), cobalto (Co), níquel (Ni), acero suave. No magnético aún bajo acción de un campo magnético inducido. Ejemplo: óxido de manganeso (MnO2). Menor grado magnético que los materiales ferromagnéticos. Ejemplo: ferrita de hierro. Materiales ferromagnéticos suspendidos en una matriz dieléctrica. Ejemplo: materiales utilizados en cintas de audio y video. Ferromagnético de baja conductividad eléctrica. Ejemplo: utilizado como núcleo inductores para aplicaciones de corriente alterna.

Hoy en día Todas las industrias buscan mejorar los procesos y poder rehusar los materiales, con este trabajo ampliaremos nuestro conocimiento de la ciencia y la tecnología de los materiales, debido a que no podemos quedarnos ausentes de los cambios que en nuestra industria se generan momento a momento;

cada

aplicación

necesita

de

un

material

que

cumpla

unas

características determinadas, es por ello, que día a día ingenieros y diseñadores necesitan sopesar las ventajas e inconvenientes de cada uno de los materiales y así elegir adecuadamente aquel que mejor se adapte a las necesidades requeridas.

Para elegir adecuadamente un material es necesario conocer, entre otras, sus propiedades ópticas, térmicas, magnéticas, químicas, mecánicas, entre otras. Numerosas aplicaciones de magnetismo y de materiales magnéticos se ha levantado en los últimos 100 años. Por ejemplo, el electroimán es la base del motor eléctrico y el transformador. En los más recientes tiempos, el desarrollo de nuevos materiales magnéticos ha sido también importante en la revolución de la computadora. Pueden fabricarse los recuerdos de la computadora usando los dominios de la burbuja. Estos dominios son regiones realmente más pequeñas de magnetización que o es paralelo o antiparalelo a la magnetización global del material. Dependiendo de esta dirección, la burbuja indica uno o un ceros, mientras sirviendo así como las unidades del sistema del número binario usaron en las computadoras. Los materiales magnéticos también son electores importantes de cintas y discos en que se guardan los datos La levitación magnética entrena que usa los imanes fuertes para permitir al tren flotar sobre la huella para que no haya fricción entre el vehículo y las huellas y reducir la velocidad el tren. Se usan los campos magnético poderosos en el imaging de resonancia magnético nuclear, una herramienta de diagnóstico importante usada por doctores. Los imanes de Superconducción se usan en más aceleradores de la partícula poderosos para guardar las partículas aceleradas enfocadas y entrando un camino encorvado.