¬ŅQu√© es la ciencia de los materiales?

¬ŅQu√© es la ciencia de los materiales?

La ciencia de los materiales es un campo STEM multidisciplinario que implica la creación y fabricación de nuevos materiales con propiedades específicas deseadas. La ciencia de los materiales se encuentra en el límite entre la ingeniería y las ciencias naturales, y por esa razón, el campo a menudo se etiqueta con ambos términos: "ciencia e ingeniería de materiales".

El desarrollo y prueba de nuevos materiales se basa en numerosos campos, incluidos la química, la física, la biología, las matemáticas, la ingeniería mecánica y la ingeniería eléctrica.

Conclusiones clave: ciencia de los materiales

  • La ciencia de los materiales es un campo amplio e interdisciplinario centrado en la creaci√≥n de materiales que tienen propiedades espec√≠ficas.
  • Las especializaciones dentro del campo incluyen pl√°sticos, cer√°mica, metales, materiales el√©ctricos o biomateriales.
  • Un plan de estudios t√≠pico de ciencias de los materiales enfatiza las matem√°ticas, la qu√≠mica y la f√≠sica.
 

Especializaciones en ciencia de materiales

El vidrio de la pantalla de su tel√©fono celular, los semiconductores utilizados para generar energ√≠a solar, los pl√°sticos que absorben los impactos de un casco de f√ļtbol americano y las aleaciones met√°licas en el cuadro de su bicicleta son todos productos de cient√≠ficos de materiales. Algunos cient√≠ficos de materiales trabajan en el extremo cient√≠fico del espectro, ya que dise√Īan y controlan reacciones qu√≠micas para crear nuevos materiales. Otros trabajan mucho m√°s en el lado de la ciencia aplicada y la ingenier√≠a del campo, ya que prueban materiales para aplicaciones espec√≠ficas, desarrollan m√©todos para producir nuevos materiales y combinan las propiedades de los materiales con las especificaciones requeridas para un producto.

Debido a que el campo es tan amplio, los colegios y universidades normalmente lo dividen en varios subcampos.

Cer√°mica y Vidrio

La ingenier√≠a de cer√°mica y vidrio es posiblemente uno de los campos cient√≠ficos m√°s antiguos, ya que los primeros recipientes de cer√°mica se crearon hace unos 12.000 a√Īos. Si bien los objetos cotidianos como vajillas, inodoros, lavabos y ventanas siguen siendo parte del campo, en las √ļltimas d√©cadas han surgido muchas aplicaciones de alta tecnolog√≠a. El desarrollo de Corning de Gorilla Glass, el vidrio duradero de alta resistencia que se usa en casi todas las pantallas t√°ctiles, ha revolucionado muchos campos tecnol√≥gicos. Las cer√°micas de alta resistencia, como el carburo de silicio y el carburo de boro, tienen numerosos usos industriales y militares, y los materiales refractarios se utilizan en cualquier lugar donde se produzcan altas temperaturas, desde reactores nucleares hasta blindaje t√©rmico en naves espaciales. En el √°mbito m√©dico, la durabilidad y resistencia de las cer√°micas las ha convertido en un componente central de muchos reemplazos de articulaciones.

Polímeros

Los científicos de polímeros trabajan principalmente con plásticos y elastómeros, materiales relativamente livianos y, a menudo, flexibles que se componen de moléculas en forma de cadenas largas. Desde botellas de plástico para beber hasta llantas de automóviles y chalecos de Kevlar a prueba de balas, los polímeros juegan un papel importante en nuestro mundo. Los estudiantes que estudian polímeros necesitarán fuertes habilidades en química orgánica. En el lugar de trabajo, los científicos trabajan para crear plásticos que tengan la resistencia, flexibilidad, dureza, propiedades térmicas e incluso características ópticas necesarias para una aplicación determinada. Algunos desafíos actuales en el campo incluyen el desarrollo de plásticos que se degradarán en el medio ambiente y la creación de plásticos personalizados para su uso en procedimientos médicos que salvan vidas.

Rieles

La ciencia metal√ļrgica tiene una larga historia. Los seres humanos han utilizado el cobre durante m√°s de 10.000 a√Īos y el hierro mucho m√°s fuerte se remonta a m√°s de 3.000 a√Īos. De hecho, los avances en metalurgia se pueden conectar con el ascenso y la ca√≠da de civilizaciones gracias a sus usos en armas y armaduras. La metalurgia sigue siendo un campo importante para el ej√©rcito, pero tambi√©n tiene un papel importante en las industrias automotriz, inform√°tica, aeron√°utica y de la construcci√≥n. Los metal√ļrgicos a menudo trabajan para desarrollar metales y aleaciones de metales con la resistencia, durabilidad y propiedades t√©rmicas requeridas para una aplicaci√≥n determinada.

Materiales electronicos

Los materiales electr√≥nicos, en el sentido m√°s amplio, son todos los materiales utilizados para crear dispositivos electr√≥nicos. Este subcampo de la ciencia de los materiales puede involucrar el estudio de conductores, aislantes y semiconductores. Los campos de la inform√°tica y la comunicaci√≥n dependen en gran medida de especialistas en materiales electr√≥nicos, y la demanda de expertos seguir√° siendo fuerte en el futuro previsible. Siempre buscaremos dispositivos y sistemas de comunicaci√≥n m√°s peque√Īos, r√°pidos y confiables. Las fuentes de energ√≠a renovable, como la solar, tambi√©n dependen de los materiales electr√≥nicos, y todav√≠a hay un espacio significativo para avances en la eficiencia en este frente.

Biomateriales

El campo de los biomateriales existe desde hace d√©cadas, pero ha despegado en el siglo XXI. El nombre "biomaterial" puede ser un poco enga√Īoso, ya que no se refiere a materiales biol√≥gicos como cart√≠lago o hueso. En cambio, se refiere a materiales que interact√ļan con los sistemas vivos. Los biomateriales pueden ser de pl√°stico, cer√°mica, vidrio, metal o compuestos, pero cumplen alguna funci√≥n relacionada con el tratamiento o diagn√≥stico m√©dico. Las v√°lvulas card√≠acas artificiales, los lentes de contacto y las articulaciones artificiales est√°n hechos de biomateriales dise√Īados para tener propiedades espec√≠ficas que les permitan trabajar en conjunto con el cuerpo humano. Los tejidos, nervios y √≥rganos artificiales son algunas de las √°reas de investigaci√≥n emergentes en la actualidad.

 

Cursos universitarios en ciencia de materiales

Si se especializa en ciencia e ingeniería de materiales, lo más probable es que deba estudiar matemáticas a través de ecuaciones diferenciales, y el plan de estudios básico para una licenciatura probablemente incluirá clases de física , biología y química . Otros cursos serán más especializados y pueden incluir temas como estos:

  • Comportamiento mec√°nico de los materiales
  • Procesamiento de materiales
  • Termodin√°mica de materiales
  • Cristalograf√≠a y estructura
  • Propiedades electr√≥nicas de los materiales
  • Caracterizaci√≥n de materiales
  • Materiales compuestos
  • Materiales biom√©dicos
  • Pol√≠meros

En general, puede esperar mucha química y física en su plan de estudios de ciencias de los materiales. Tendrá muchas asignaturas optativas para elegir a medida que decida una especialidad como plásticos, cerámica o metales.

 

Las mejores escuelas para especializaciones en ciencia de materiales

Si est√° interesado en la ciencia y la ingenier√≠a de los materiales, es probable que encuentre los mejores programas en universidades e institutos tecnol√≥gicos integrales Las universidades regionales m√°s peque√Īas y las facultades de artes liberales no suelen tener programas s√≥lidos en ingenier√≠a, especialmente en un campo interdisciplinario como la ciencia de los materiales que requiere una importante infraestructura de laboratorio. Se pueden encontrar programas s√≥lidos en ciencia de materiales en las siguientes escuelas de los Estados Unidos:

  • Instituto de Tecnolog√≠a de California (Caltech)
  • Universidad de Carnegie mellon
  • Universidad de Cornell
  • Instituto de Tecnolog√≠a de Georgia (Georgia Tech)
  • Instituto de Tecnolog√≠a de Massachusetts (MIT)
  • Northwestern University
  • Universidad Stanford
  • Universidad de California en Berkeley
  • Universidad de Illinois en Urbana-Champaign
  • Universidad de Michigan en Ann Arbor

Tenga en cuenta que todas estas escuelas son muy selectivas. De hecho, MIT, Caltech, Northwestern y Stanford se encuentran entre las 20 universidades más selectivas del país , y Cornell no se queda atrás.

 

Salario promedio de científico de materiales

Casi todos los graduados en ingeniería tienen buenas perspectivas laborales en nuestro mundo tecnológico, y la ciencia y la ingeniería de materiales no es una excepción. Sus ganancias potenciales, por supuesto, estarán ligadas al tipo de trabajo que persiga. Los científicos de materiales pueden trabajar en los sectores privado, gubernamental o educativo. Payscale.com afirma que el salario promedio de un empleado con una licenciatura en ciencia de materiales es de $ 67,900 al principio de una carrera y $ 106,300 a mitad de carrera.



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