Propiedades de los Metales: Descripción y Propiedades Físicas, Mecánicas y Tecnológicas, Monografías, Ensayos de Química Industrial

¡Descarga Propiedades de los Metales: Descripción y Propiedades Físicas, Mecánicas y Tecnológicas y más Monografías, Ensayos en PDF de Química Industrial solo en Docsity! INVESTIGACIÓN 2DO PARCIAL METALES CERÁMICA POLÍMEROS SEMICONDUCTORES MATERIALES COMPUESTO ASIGNATURA: QUÍMICA DOCENTE: M.C. LUCÍA RAMÍREZ MONTOYA EQUIPO: MARTINEZ VAZQUEZ LILIAN 20030381 LOPEZ SERRANO JOSE NIEVES 17030006 VAZQUEZ VERA FELIPE JAVIER 20031453 RÚBRICA DE EVALUACIÓN PARA INVESTIGACIÓN DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIÓN Nombre del alumno: Lilian MArtínez Vázquez, López Serrano José Nieves, Vazquez Vera Felipe Javier Especialidad: INGENIERÍA INDUSTRIAL Fecha: 7 de octubre del 2021 Asignatura: QUÍMICA Grupo: H Periodo Semestral: Agosto-Diciembre 2021 Criterio Insuficiente 0 puntos Suficiente 0.35 puntos Bueno 0.7 puntos Notable 1.05 puntos Excelente 1.43 puntos PRESENTACIÓ N DEL TRABAJO El trabajo no cumple con los elementos solicitados El trabajo contiene sólo 1 de los elementos solicitados El trabajo contiene sólo 2 de los elementos solicitados El trabajo contiene sólo 3 de los elementos solicitados El trabajo: 1. Es ordenado 2. Es de fácil revisión y lectura 3. Tiene rúbrica 4. Tiene portada. ENTREGA Y FORMATO DEL TRABAJO El trabajo no cumple con los elementos solicitados El trabajo contiene sólo 1 de los elementos solicitados El trabajo contiene sólo 2 de los elementos solicitados El trabajo contiene sólo 3 de los elementos solicitados El trabajo: 1. Es entregado a tiempo 2. Está en formato PDF 3. Utiliza letra Arial, tamaño 12 y el texto está justificado. 4. Los títulos y subtítulos están en negritas. METALES El trabajo no cumple con los elementos solicitados El trabajo contiene sólo 1 de los elementos solicitados El trabajo contiene sólo 2 de los elementos solicitados El trabajo contiene sólo 3 de los elementos solicitados El trabajo contiene: 1. Definición 2. Propiedades generales 3. Usos 4. Principales Ejemplos utilizados en la Industria. CERÁMICAS El trabajo no cumple con los elementos solicitados El trabajo contiene sólo 1 de los elementos solicitados El trabajo contiene sólo 2 de los elementos solicitados El trabajo contiene sólo 3 de los elementos solicitados El trabajo contiene: 1. Definición 2. Propiedades generales 3. Usos 4. Principales Ejemplos utilizados en la Industria POLÍMEROS El trabajo no cumple con los elementos solicitados El trabajo contiene sólo 1 de los El trabajo contiene sólo 2 de los El trabajo contiene sólo 3 de los El trabajo contiene: 1. Definición 2. Propiedades generales Los metales se pueden conformar en láminas muy delgadas, es decir, son maleables; y en hilos, o sea que son dúctiles. Ambas propiedades se derivan de la disposición, en capas, de los iones que forman la red. Pueden resistir tensiones sin romperse, esto quiere decir que son tenaces. Las fuerzas de atracción que existen entre los iones positivos y la nube de carga negativa son muy intensas y mantienen la estructura firmemente unida. Presentan bajo poder de ionización. Su peso específico es alto. Por lo general en su último nivel de energía tienen de 1 a 3 electrones. Se oxidan al perder electrones. Al unirse con oxígeno forman óxidos y si estos reaccionan con agua forman hidróxidos. En los metales podemos diferenciar las siguientes propiedades: PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS Las propiedades físicas de los metales son aquellas que logran cambiar la materia sin alterar su composición; como ocurre cuando moldeas un trozo de plastilina, sus átomos no se ven alterados de ninguna manera, pero exteriormente cambia su forma. Los metales suelen ser duros y resistentes. Aunque existen ciertas variaciones de uno a otro, en general las principales propiedades de los metales son: dureza o resistencia a ser rayados; resistencia longitudinal o resistencia a la rotura; elasticidad o capacidad de volver a su forma original después de sufrir deformación; maleabilidad o posibilidad de cambiar de forma por la acción del martillo; resistencia a la fatiga o capacidad de soportar una fuerza o presión continuadas y ductilidad o posibilidad de deformarse sin sufrir roturas. Las propiedades químicas de los metales son aquellas propiedades que se hace evidente durante una reacción química (que existe un cambio); es decir, cualquier cualidad que puede ser establecida solamente al cambiar la identidad química de una sustancia. Los átomos de los metales tienen 1, 2 o 3 electrones en su último nivel de energía. Los elementos que forman los grupos IA, IIA, IIIA son metálicos, por lo tanto los elementos del grupo IA tienen en su último nivel de energía un electrón, los del grupo IIA tienen dos electrones y los del IIIA tienen tres electrones. Sus átomos pueden perder los electrones de su último nivel de energía y, al quedar con más cargas positivas forman iones positivos llamados cationes. Sus moléculas son monoatómicas; es decir, sus moléculas están formadas por un solo átomo (Al, Cu, Ca, Mg, Au). Podemos distinguir las siguientes propiedades fisicoquímicas de los metales • Peso específico. • Punto de fusión. • Calor específico. • Calor latente de fusión. • Dilatación y contracción. • Extensión. • Impenetrabilidad. • Divisibilidad. • Inercia. • Resistencia a la oxidación . • Resistencia a la corrosión. • Aleabilidad. • Pesantez. • Fluencia. • Magnetismo. • Conductividad eléctrica. • Conductividad térmica. Peso específico El peso específico de un metal se define como su peso por unidad de volumen. Esta definición es considerada hoy día como obsoleta, siendo su denominación correcta la densidad de peso. Se calcula dividiendo el peso de un cuerpo entre el volumen que éste ocupa. Punto de fusión El punto de fusión de un metal es la temperatura a la cual un material pasa del estado sólido al estado líquido (se funde). Esta transformación se produce por absorción de calor. El punto de solidificación es la temperatura a la cual un líquido pasa al estado sólido, durante la transformación hay cesión de calor. Casi siempre coinciden los puntos de fusión y de solidificación. Calor específico El calor específico de un metal es la cantidad de calor necesaria para aumentar la temperatura de la unidad de masa de un cuerpo de 0 hasta 1°C. En general depende de la temperatura inicial. Se expresa en calorías y gramos y se representa con la letra c minúscula, siendo muy elevado en los metales. Su valor es muy importante ya que permite conocer la cantidad de calor necesaria para suministrar a una masa de metal para elevar su temperatura hasta la transformación o fusión. Divisibilidad La divisibilidad de un metal es la propiedad que les permite de poder fraccionarse en partículas más pequeñas. Inercia La inercia de un metal es la propiedad que hace resistirse al cambio del movimiento, es decir, es la resistencia al efecto de una fuerza que se ejerce sobre ellos. Como consecuencia, un cuerpo conserva su estado de reposo o movimiento uniforme en línea recta si no hay una fuerza actuando sobre él. Resistencia a la oxidación La oxidación de un metal es la reacción electroquímica al entrar en contacto con un oxidante como el oxígeno. La formación de óxido de hierro debido a la oxidación de los átomos de hierro en solución sólida es un ejemplo bien conocido de la corrosión electroquímica, comúnmente conocida como oxidación. Este tipo de daño típicamente produce óxido y/o sal del metal original. Resistencia a la corrosión La corrosión de un metal es la desintegración de un material en sus átomos constitutivos, debido a reacciones de productos químicas. La corrosión puede también referirse a otros materiales distintos del hierro, tales como la cerámica o polímeros, aunque en este contexto, el término degradación es más común. En otras palabras, la corrosión es el desgaste de los metales debido a una reacción química, producida por agentes químicos. Aleabilidad La aleabilidad de un metal es la propiedad que tienen para formar aleaciones que dan lugar a nuevos materiales mejorando sus prestaciones. En todas las aleaciones un componente como mínimo tiene que ser un metal. Pesantez La pesantez de un metal es la presión que ejercen los cuerpos sobre los que se apoya o tensión sobre los que prende. PROPIEDADES MECÁNICAS Las propiedades mecánicas de los metales, son las características inherentes (propias de cada metal), que permiten diferenciar un metal de otro. Desde el punto de vista del comportamiento mecánico de los metales en ingeniería, también hay que tener en cuenta el comportamiento que puede tener un metal en los diferentes procesos de mecanizados que pueda tener. Podemos distinguir las siguientes propiedades mecánicas de los metales: • Dureza. • Tenacidad. • Fragilidad. • Acritud. • Resistencia. • Resiliencia. • Fatiga. • Elasticidad. • Plasticidad. Dureza La dureza es la propiedad que expresa el grado de deformación permanente que sufre un metal bajo la acción directa de una carga determinada. Es decir, la resistencia que opone un cuerpo a ser rayado o penetrado por un cuerpo más duro. Los ensayos más importantes para designar la dureza de los metales, son los de penetración, en que se aplica un penetrador (de bola, cono o diamante) sobre la superficie del metal, con una presión y un tiempo determinados, a fin de dejar una huella que depende de de la dureza del metal, los métodos más utilizados son los de Brinell, Rockwell, Vickers, etc. Tenacidad La tenacidad de un metal es la resistencia que opone éste u otro material a ser roto, molido, doblado o desgarrado, siendo una medida de su cohesión. El acero es un material muy tenaz, especialmente alguna de sus aleaciones. La tenacidad requiere la existencia de resistencia y plasticidad. Fragilidad La fragilidad es la propiedad de algunos metales de no poder experimentar deformaciones plásticas, de forma que al superar su límite elástico se rompen bruscamente. Acritud La acritud es la propiedad de un metal para aumentar su dureza y su resistencia por el efecto de las deformaciones. Resistencia La resistencia es la capacidad de algunos metales de soportar una carga externa sin romperse. Se denomina carga de rotura y puede producirse por tracción, compresión, torsión o cizallamiento, habrá una resistencia a la rotura para cada uno de estos esfuerzos. Se expresa en kg/mm². PROPIEDADES TECNOLÓGICAS Las propiedades tecnológicas de los metales, es el comportamiento que tienen estos cuando son trabajados y estudiados por los seres humanos. Estas propiedades nos permiten diferenciar un metal de otro y saber si el metal utilizado es el apropiado o no para el fin que va a desempeñar. Podemos distinguir las siguientes propiedades tecnológicas de los metales: • Ductilidad. • Maleabilidad. • Colabilida. • Maquinabilidad. • Soldabilidad. • Templabilidad. • Forjabilidad. Ductilidad La ductilidad es la propiedad que tienen los metales y aleaciones, que bajo la acción de una fuerza, pueden estirarse sin romperse permitiendo obtener alambres o hilos. A los metales que presentan esta propiedad se les denomina dúctiles. Los metales más dúctiles son el platino, oro y cobre. El cobre se utiliza principalmente para fabricar cables eléctricos, porque a su buena ductilidad añade el hecho de que sea muy buen conductor de la electricidad. Maleabilidad La maleabilidad es la propiedad que tienen los metales para formar láminas muy finas, sin rotura, por la acción de presiones. El oro es un metal de una extraordinaria maleabilidad permitiendo láminas de solo unas milésimas de milímetros. La plata , el cobre, el estaño y el aluminio también son muy maleables, así como la hojalata, que es una aleación de hierro y estaño. Colabilidad La colabilidad o fusibilidad es la capacidad de un metal fundido para producir piezas fundidas completas y sin defectos. Para que un metal sea fusible o colable debe poseer gran fluidez para poder llenar completamente el molde. Los metales más fusibles o colables son la fundición de hierro, de bronce, de latón y de aleaciones ligeras. Soldabilidad La soldabilidad es la propiedad que tienen algunos metales, por medio de la cual dos piezas del mismo material puedan ser unidas formando una sola pieza. Como sabemos, la soldadura es un proceso de fabricación en donde se realiza la unión de dos metales, normalmente por fusión, en la cual las piezas son soldadas fundiendo ambas y agregando un material de relleno fundido de metal, el cual tiene un punto de fusión menor al de la pieza a soldar, para conseguir un baño de material fundido que, al enfriarse, se convierte en una unión fija. Templabilidad La templabilidad es la propiedad de algunos metales para sufrir transformaciones en su estructura cristalina producto del calentamiento y enfriamiento sucesivo y brusco. Depende de la composición química del acero. Todos los aceros aleados tienen una relación específica entre las propiedades mecánicas y la velocidad de enfriamiento. Un acero aleado de alta templabilidad es aquel que endurece, no sólo en la superficie sino también en su interior. Así que podemos decir, que la templabilidad es una medida de la profundidad a la cual una aleación específica puede endurecerse. Los aceros se templan fácilmente debido a la formación de una estructura cristalina característica denominada martensita. Forjabilidad La forjabilidad es la capacidad de los metales para sufrir deformación plástica sin romperse ni desarrollar defectos, pudiendo ser ésta en frío o en caliente. Para medir la forjabilidad se han desarrollado numerosas técnicas que buscan someter probetas a diferentes ensayos para medir y observar su comportamiento ante la deformación plástica. MATERIALES CERÁMICOS Los materiales cerámicos son compuestos químicos constituidos por metales y no metales (óxidos, nitruros, carburos, etc.) que incluyen minerales de arcilla, cementos y vidrios. Se trata de materiales/minerales que son aislantes térmicos y que a elevada temperatura y en ambientes agresivos, son más resistentes que los metales y los polímeros. Desde el punto de vista mecánico, son duras y ligeras pero frágiles. Los enlaces interatómicos pueden ser de carácter iónico, o bien de carácter predominantemente iónico con carácter parcial covalente. Las cerámicas se pueden presentar en forma vítrea, monocristalina, policristalina o combinaciones de algunas de ellas. Estos materiales tienen dos características importantes, por un lado, su capacidad de resistir al calor y por otro, su resistencia al ataque químico que son debidas sustancialmente a la fortaleza del enlace entre sus átomos que les confiere un alto punto de fusión, dureza y rigidez.. El término “cerámica” proviene de la palabra griega “keramikos”, que significa “cosa quemada”, indicando de esta manera que las propiedades deseables de estos materiales generalmente se alcanzan después de un tratamiento térmico a alta temperatura que se denomina cocción. TECN TECNOLOGICO NACIONAL DE MEXICO TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO EN CELAYA PROFESOR.: M.C. LUCÍA RAMÍREZ MONTOYA INVESTIGACIÓN 2DO PARCIAL PROPIEDADES Y APLICACIONES DE LOS CERÁMICOS Función | Propiedades Aplicaciones Materiales Mecánica | Resistencia a la abrasión, Abrasivos TiN-ALO, Resistencia ?, Piezas de precisión, álabes — |B4C-WC-TiC Capacidad lubricante de turbina... SiN¿SiC Eléctrica | Superconductividad Superconductores YBa,C1 0), Cambio de p con T Termistores BaTiOz Cambio de p con V Varistores ZnO Permitividad ?, (bajas Condensadores BaTiOs érdidas dieléctricas) Piroelectricidad Detectores piroelóctricos Pb(Zr.TiJO; Piezoelectricidad Detectores piezoeléctricos | Pb(Zr.TiJO,. LiINbO;, Semiconductividad Semiconductores, substratos |Si(B,AL.P.As), AsGa, CL filtros, detectores de IR, [Pln, InSb, Zn0O, fotómetros, ... Cds Imágenes con buen contraste | Instrumentos de pantalla WO,, (In,SnjO, Alta densidad de corriente | Electrodos baterias solares |Cd+SnOy Magnética | Ferromagnetismo y Imanes permanentes SrFe1:019 (ferrita dura) ferrimagnetismo Elementos de memoria, NiFez0, (ferrita componentes magnéticos blanda) CrO> Ópticas — |Cátodoluminiscente, Pantallas de tubos de imagen | ZnS(Ag), (Zn.Cd)S/Cu, Y>0,S/Eu Absorción, reflexión, Fibras ópticas, Si0/Zr,Ge, GalnAsP transmisión Cerámica translúcidas, ALOMg Buena transpar.. o) Electrodo transparente Sn0> Quimica | Biocompatibilidad Prótesis (dientes y huesos) |Cas(PO,)¿0H, Resistencia a la corrosión — [Equipamiento químico, SiC-WC, 5n0,-Zn0 Catálisis Catalizadores Zeolitas: S¡0,-Al,07 Conductividad iónica Electrolitos, sensores gases |[fB-Alumina, Zr0,, $n0> Nuclear | Resistencia T % refractaria | Revestimientos de reactores | AIN-SiC Resistencia a la radiación Elementos de combustión — |UO» Resistencia a la corrosión — | Material moderador B,¿C-Al:0;, C Térmica | Aislante térmico, Refractarios (para hornos) — | Mullita, Y/ZrO, Conductividad térmica Cambiadores de calor BeO Absorción de calor Revestimientos SiC-AIN, SixN-B¿C USOS DE CERÁMICOS EN LA INDUSTRIA Los ámbitos en los que más frecuentemente se utiliza la cerámica en la industria en la actualidad son los siguientes: ● Construcción. Para la fabricación de ladrillos, tejas, pavimentos y revestimientos. ● En decoración. Es su concepción más tradicional, y se incluye la elaboración de elementos para el hogar, desde adornos hasta platos, tazas, vasijas, etc. ● Cerámica sanitaria. Utilizada para la fabricación de inodoros, lavabos, bañeras, platos de ducha… Es uno de los materiales más utilizados en los cuartos de baño. ● Cerámica técnica. Se emplea en aplicaciones tecnológicas en diferentes industrias como automovilística, energética, médica, electrónica, etc. ● Productos refractarios. Imprescindible para determinadas operaciones indudables. ● Tuberías. La cerámica se emplea para fabricar tuberías de gres vitrificado, muy resistentes ante la abrasión y la corrosión en las redes de saneamiento. reacción de polimerización se lleva a cabo en un molde o en un dispositivo hilador de fibra para que el polímero termoestable de inmediato tome su forma final. El entrecruzamiento entre cadenas, hace que los polímeros termoestables sean más fuertes y más resistentes a la degradación química que los termoplásticos, pero también los hace más difíciles de reciclar. ¿Cómo se forman las cadenas de polímeros? El petróleo es la principal materia prima para la mayoría de los polímeros. Cuando el petróleo crudo se destila, los valiosos productos del petróleo se retiran y los compuestos menos valiosos con peso molecular más alto se dejan para calentarlos a través de un catalizador. Como resultado, los hidrocarburos más grandes se rompen en moléculas más pequeñas a través de un proceso denominado agrietamiento. Estas moléculas mas pequeñas fungen como los bloques de construcción iniciales para los monómeros que se convertirán en polímeros. Uno de los monómeros más comunes, el etileno, también se obtiene del gas natural. La constitución incluye todo lo relacionado con los enlaces, incluyendo los enlaces primario y secundario, la ramificación, la formación de redes y los grupos terminales. El enlace primario forma el esqueleto del polímero, incluyendo los grupos laterales, y siempre es covalente. Todos los enlaces deben estar saturados, así que todos los carbonos de la cadena principal deben tener cuatro enlaces, el nitrógeno tres enlaces y el oxi geno dos enlaces. TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO EN CELAYA PROFESOR.: M.C. LUCÍA RAMÍREZ MONTOYA INVESTIGACIÓN 2DO PARCIAL Monómero Unidad repetitiva del polímero HH HH Le bb Polietileno boa hh HH HH Ll dd Polipropileno how Ah oh HH HH Ll il Cloruro de polivinilo (PVC) ha hh HH HH A ho éste NA dh Fl Fl Fl Fl Ll dl e orastleno (PTFE) TE TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO EN CELAYA LECAM., PROFESOR.: M.C. LUCÍA RAMÍREZ MONTOYA MEXICO INVESTIGACIÓN 2DO PARCIAL E A E TR TS Tipo de enlace | Ci ción del enlace | Longitud del enlace (nan) | Energía de enlace (kJ/mol) 3] ¡covalente-primario 0,154 347 cH ¡covalente-primario ¿0.110 414 CN 'covalente-primario 0.147 305 co “covalente-primario 0.146 360 cl covalente-primario. 0.177 339 Enlace de secundario 0.24-0.32 12.5-29 hidrógeno Van der Waals ao An 8.4 para Van der Waals sólo y dipolar a 42 para altamente polar Propiedades físicas y mecánicas Cocticiente de expansión Densidad. p. térmica, (2 Punto de fusión, Tm Material gen? lbfinó “Cl 10ró eri 107 e “E Polímeros Resinas fenólicas 13 0.047 60 3 E E Nilo 1:16 0.042 100 55 > > Tetión 22 0.079 100 55 » P Caucho natural 12 0.043 80 45 > P Polietileno: Baja densidad 092 1.033 180 100 > h Alta densidad Us6 0.035 12 66 » P Poliestireno 105 0.038 60 3 . . Material Llongación Cerámicas y polímeros MPa Iblin? Polímeros - Polímeros termoplásticos 100% Alúmina 345 x 10 50 x 100 Polímeros termocstables 1% Diamante* 1035 x 107 150 x 105 Elestómeros (por ejemplo, caucho) 10 Vidrio plano 69x 10% 10 10% Carburo de silicio 448 x 10% 65 x 10% Carburo de tungsteno 552 x 10* 80 x 10% Nailon 3.0 10* 0.40 x 10% Fenol formaldchído 7.0x 10% 1.00 x 109 Polictileno (de baja densidad) 02x 10% 0.03 > 109 Polietileno (de alta densidad) 077 x 10% 0.10 > 109 Poliestireno 3.0x 10% 0.40 > 109 Dureza de Dureza de Polímero Brinel, HB | Polímero Brinell, HB Nailon 12 Polipropileno 7 Fenol formaldehído 50 Poliestireno % Políctleno, de baja densidad 2 Cloruro de polivinilo 10 Polietileno, de alta densidad: 4 TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO EN CELAYA PROFESOR.: M.C. LUCÍA RAMÍREZ MONTOYA INVESTIGACIÓN 2DO PARCIAL Principales usos Recomendaciones generales para productos plásticos Requerimiento de diseño Aplicaciones típicas Plásticos Resistencia mecánica Resistencia al desgaste Propiedades de fricción Altas Bajas Resistencia eléctrica Resistencia química Resistencia al calor Funcionales y decorativos Funcionales y transparentes Carcasas y formas huecas Engranes, levas, rodillos, válvulas, aspas de ventiladores, impulsores, pistones Engranes, cintas y recubrimientos de desgaste, rodamientos, bujes, hojas de rodillos Neumáticos, superficies no deslizantes, zapato deportivo, recubrimientos para pisos Superficies deslizantes, articulaciones artificiales Todo tipo de componentes y equipo eléctrico, electrodomésticos, monturas eléctricas Recipientes para productos químicos, equipo de laboratorio, componentes para la industria química, recipientes para alimentos y bebidas Electrodomésticos, componentes eléctricos para cocina Mangos, perillas, estuches para cámaras y baterías, molduras, accesorios para tubería Lentes, goggles, vidriería de seguri- dad, anuncios, equipo de procesa- miento de alimentos, equipo para laboratorio Herramientas eléctricas, carcasas, cascos deportivos, cajas y cubiertas para teléfonos Acetales, nailon, fenólicos, policarbonatos, poliésteres, polipropilenos, epóxicos, polimidas Acetales, nailon, fenólicos, polimidas, poliuretano, polietileno de ultraalto peso molecular Elastómeros, hules Fluorocarbonos, poliésteres, polimidas Polimetilmetacrilato, ABS, fluorocarbonos, nailon, policarbonato, poliéster, polipropilenos, ureas, fenólicos, siliconas, hules Acetales, ABS, epóxicas, polimetilmetacrilato, fluorocarbonos, nailon, policarbonato, poliéster, polipropileno, ureas, siliconas Fluorocarbonos, polimidas, siliconas, acetales, polisulfonas, fenólicos, epóxicos ABS, acrílicos, celulósicos, fenólicos, polictilenos, polipropilenos, poliestirenos, cloruro de polivinilo Acrílicos, policarbonatos, poliestirenos, polisulfonas ABS, celulósicos, fenólicos, policarbonatos, polictilenos, polipropileno, poliestirenos Compuestos Definición Un compuesto es un material que consiste en dos o más fases que se procesan por separado y luego se unen para lograr propiedades superiores a las de sus constituyentes. El término fase se refiere a una masa homogénea de material, tal como la agregación de granos de estructura celular idéntica y unitaria en un metal sólido. La estructura usual de un compuesto consiste en partículas o fibras de una fase mezclada en una segunda que se llama la matriz. Sus propiedades y su desempeño estructural son superiores a las de sus componentes cuando actúan de modo independiente. A estas combinaciones se les llama compósitos de matriz metálica y de matriz cerámica. Los materiales compuestos pueden ser considerados como los que poseen una amplia variedad de materiales, como los cermets, las aleaciones de dos fases, los materiales naturales como la madera y los huesos, y los materiales reforzados y combinados, como las llantas de automóviles reforzadas con alambre de acero. Estos materiales también deben reconocerse como compuestos. Existen tres categorías principales: los plásticos reforzados con fibra, los compósitos de matriz metálica y los compósitos de matriz cerámica Plásticos reforzados con fibras Los plásticos reforzados, también conocidos como compósitos de matriz polimérica (PMC, por sus siglas en inglés) y plásticos reforzados con fibra (FRP), están constituidos por fibras (fase discontinua o dispersa) en una matriz polimérica (fase continua). Estas fibras son resistentes y rígidas y presentan alta resistencia específica (relación de resistencia a peso) y rigidez específica (relación de rigidez a peso), además de la alta resistencia y rigidez específicas, las estructuras de plástico reforzado han mejorado la resistencia a la fatiga y tienen mayor tenacidad y resistencia a la termofluencia que las hechas de plásticos no reforzados. Dichas estructuras son relativamente fáciles de diseñar, fabricar y reparar. Compósitos de matriz metálica Las ventajas de una matriz metálica sobre una matriz polimérica son mayor módulo elástico, tenacidad, ductilidad y mayor resistencia a temperaturas elevadas. Sus Semiconductores extrínsecos tipo N: Los semiconductores extrínsecos tipo N son aquellos obtenidos por la adición de dopantes con más valencias que el semiconductor intrínseco de partida. En el caso del silicio, que tiene 4 átomos de valencia, se utilizan dopantes cuyo número de valencia sea 5, por ejemplo fósforo o nitrógeno. En cada átomo de fósforo quedará un electrón sin formar enlace. Este electrón puede saltar a la banda de conducción pero no deja ningún hueco, por lo que se dice que estos dopantes son donadores de electrones y quedarán más cargas negativas (electrones) en la banda de conducción que positivas (huecos) en la banda de valencia. La conductividad del material aumenta enormemente, hasta 24100 añadiendo tan sólo un átomo donador por cada 1000 átomos de silicio. Semiconductores extrínsecos tipo P En los semiconductores extrínsecos tipo P la situación es la contraria que en los tipo N. Se utilizan elementos con menos valencias que los semiconductores intrínsecos de partida. En el caso del Silicio se utilizan elementos con 3 electrones de valencia, por ejemplo boro o aluminio. Se puede explicar que estos elementos aceptan los electrones, permitiendo la existencia de huecos en la banda de valencia dónde pueden saltar electrones que absorban energía en lugar de hacerlo a la banda de conducción. Se genera un balance donde el número de cargas positivas (huecos) en la banda de valencia es superior al de las cargas negativas (electrones) dentro de la banda de conducción. Propiedades de los semiconductores La propiedad principal de los semiconductores es su capacidad de actuar como aislantes o como conductores, dicha característica es manipulable según las variantes que están actuando sobre el elemento. Una segunda característica se encuentra dentro del grupo de los conductores puros o reales, grupo únicamente formado por el carbono, germanio y silicio, estos tres elementos no contienen electrones libres a bajas temperaturas. También se podría mencionar que todos los semiconductores pueden liberar los electrones de su periferia al ser expuestos a altas temperaturas y/o altos voltajes. Aplicaciones y usos dentro de la industria Se han desarrollado muchos dispositivos electrónicos utilizando las propiedades de transporte de los semiconductores; el uso de semiconductores en la industria electrónica ha aumentado de forma importante. Algunos de estos importantes usos son los siguientes. Termistores: se basan en la propiedad de que la conductividad depende de la temperatura para medir dicha temperatura. También se usan en otros dispositivos, como en alarmas contra incendios. Transductores de presión: al aplicar presión a un semiconductor, los átomos son forzados a acercarse, el gap de energía se estrecha y la conductividad aumenta. Midiendo la conductividad, se puede conocer la presión que actúa sobre ese material. Rectificadores (dispositivos de unión tipo p-n): se producen uniendo un semiconductor tipo n con otro tipo p, formando una unión tipo p-n. Los electrones se concentran en la unión tipo n y los huecos en la unión p. El desequilibrio electrónico resultante crea un voltaje a través de la unión. Transistores de unión bipolar: un transistor se puede usar como interruptor o como amplificador. El transistor de unión bipolar (BJT), se suele utilizar en unidades de procesamiento central de computadoras por su rápida respuesta a la conmutación. Transistores de efecto de campo: utilizado frecuentemente para almacenar información en la memoria de los ordenadores.