PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

INTRODUCCIÓN

Primero que nada, definiremos lo que es un material para después pasar a lo que es la propiedad de un material y posteriormente a nuestro tema principal.

¿Qué es un material?

La palabra material hace referencia a lo que tiene que ver con la materia. La materia, por su parte, es aquello que se opone a lo abstracto o espiritual.

¿Qué es una propiedad de un material?

Las Propiedades de los materiales son el conjunto de características que hacen que el material se comporte de una manera determinada ante estímulos externos como la luz, el calor, las fuerzas, el ambiente, etc.

Los materiales que se necesitan para elaborar un determinado producto se diferencian entre sí y los vamos a elegir en función de sus propiedades.

Las propiedades de los materiales se pueden agrupar en base a distintos criterios. Nosotros, desde un punto de vista técnico, vamos a establecer la siguiente clasificación:

-Materiales diamagnéticos

-Materiales paramagnéticos

-Materiales ferromagnéticos

MATERIALES DIAMAGNÉTICOS

Los materiales denominados diamagnéticos se caracterizan por ser repelidos por los imanes (es lo opuesto a los materiales ferromagnéticos, que son atraídos por los imanes.

Todos los átomos de dichos materiales contienen electrones que se mueven libremente y cuando se aplica un campo magnético exterior se induce una corriente superpuesta cuyo efecto magnético es opuesto al campo aplicado.

Uno de los fenómenos más curiosos que presentan los materiales diamagnéticos es la levitación diamagnética. Como se aprecia en la siguiente figura, un pedazo de grafito pirolítico, que tiene un diamagnetismo especialmente alto, levita sobre un gran imán de neodimio permanente.

La susceptibilidad en estos materiales suele ser pequeña y negativa, exceptuando como se ha mencionado los superconductores.

Existe un caso particular de diamagnético con una susceptibilidad magnética bastante grande en módulo. Son los superconductores, a los que podemos considerar diamagnéticos perfectos. Estos materiales expulsan las líneas del campo magnético y consiguen un campo nulo en su interior, creando para ello corrientes superficiales que originan el campo que cancela el exterior. Como consecuencia de estas corrientes aparecen fuerzas magnéticas que pueden conseguir la levitación de un superconductor.

MATERIALES PARAMAGNÉTTICOS

Los materiales paramagnéticos son aquellos cuya suma neta de los momentos magnéticos permanentes de sus átomos o moléculas es nula, estos materiales tienen un comportamiento magnético muy débil.

Si se aplica un campo magnético exterior lo suficientemente elevado, los momentos magnéticos de los materiales paramagnéticos se tienden a ordenar de forma paralela al mismo. Por tanto, los dipolos se orientan en la misma dirección y sentido que el campo aplicado, por lo que la susceptibilidad magnética, aunque débil, es positiva, y la permeabilidad relativa es ligeramente mayor que la unidad. Otra característica que la diferencia de los materiales ferromagnéticos es el hecho de que cuando se elimina el campo externo aplicado el efecto del paramagnetismo desaparece.

MATERIALES FERROMAGNÉTICOS

El ferromagnetismo es un fenómeno que no se debe sólo a propiedades atómico-moleculares, sino que es un efecto colectivo que requiere una estructura sólida. Los materiales ferromagnéticos son elementos de transición, con una configuración en sus átomos que favorece la interacción entre los dipolos magnéticos, los cuales se alinean paralelamente dentro de zonas que se llaman dominios. Como estos dominios se orientan aleatoriamente, no se genera imanación neta en el material.

Al aplicar un campo magnético a un material ferromagnético desmagnetizado, dado que su permeabilidad y la susceptibilidad magnética son superiores a uno, el campo en el interior del material es mayor al campo magnético aplicado. Esto se debe a que los dominios del material se orientan con el campo magnético exterior reforzándolo.

Las principales características de los materiales ferromagnéticos son:

•  Pueden imantarse mejor que los demás materiales. Esta característica viene indicada por una gran permeabilidad relativa.

•  Tienen una inducción magnética intrínseca máxima muy elevada.

•  La facilidad con la que se imantan es muy diferente según sea el valor del campo magnético aplicado. Esta característica lleva a que la relación entre la inducción magnética (B) y la excitación magnética (H) no sea lineal. Esta relación se representa en la curva de magnetización del material.

•  Un aumento del campo magnético les origina una variación de flujo diferente de la variación que originaría una disminución igual de campo magnético. Este atributo indica que las relaciones que expresan la inducción magnética y la permeabilidad (µ) como funciones del campo magnético no son lineales ni uniformes.

•  Conservan la imanación cuando se suprime el campo.

• Tienden a oponerse a la inversión del sentido de la imanación una vez imantados.

Por todas estas propiedades los materiales ferromagnéticos son muy utilizados en electrotecnia.

MATERIALES MÁS COMUNES USADOS EN LAS CLASIFICACIONES ANTERIORES

CLASIFICACIÓN	MATERIAL
DIAMAGNÉTICO	El agua, el bismuto metálico, el hidrógeno, el helio y los demás gases nobles, el cloruro de sodio, el cobre, el oro, el silicio, el germanio, el grafito, el bronce y el azufre.
PARAMAGNÉTICO	Aire, magnesio, aluminio, titanio, wolframio.
FERROMAGNÉTICO	Compuestos de hierro y sus aleaciones con cobalto, tungsteno, níquel, aluminio y otros metales, son los materiales magnéticos más comunes y se utilizan para el diseño y constitución de núcleos de los transformadores y maquinas eléctricas.