UNIDAD 1. Materiales. Materiales. Tipos de Materiales: metales, cerámicas, polímeros. Generalidades. Propiedades mecánicas, físicas y químicas. Uso de los materiales. Competencia entre materiales. Ciencia de los materiales. Ciclo de vida. Reciclado. Recursos y reservas de materiales.

UNIDAD 2. Átomos, Moléculas y Enlaces Químicos. Estructura atómica. Enlaces. Ionización y electroafinidad. Enlace iónico. Enlace covalente. Hibridización del átomo de carbono. Enlaces metálicos. Bandas de energía. Características de las moléculas. Fuerzas de cohesión internas. Atracción y repulsión.

UNIDAD 3. Estructura de los Materiales. Estado físico de los materiales. Orden y desorden. Estructura de sólidos. Descripción del estado cristalino y del estado amorfo o vítreo. Estructura del cristal. Redes, planos y direcciones. Determinación de la estructura cristalina. Aspectos generales de la técnica de difracción de rayos X. Estructuras de los metales. Empaquetamientos compactos. Estructura de cristales iónicos. Estructura de sólidos con enlaces covalentes. Características principales de sólidos con enlaces covalentes. Polímeros. Generalidades. Dimensiones de macromoléculas. Tipos principales de materiales poliméricos. Termoplásticos, termorrígidos, elastómeros, fibras, adhesivos. Estructuras. Propiedades. Cerámicas. Clasificación y características generales. Silicatos. Cerámicas vítreas y vidrios minerales. Cemento. Cerámicas “técnicas” o “de ingeniería”.

UNIDAD 4. Comportamiento Elástico de Sólidos.  Deformación elástica de sólidos. Introducción. Elongación uniaxial. Contracción lateral y relación de Poisson. Corte simple. Compresión uniforme. Módulos de elasticidad. Termodinámica. Origen atómico de la elasticidad. Termodinámica de la elongación uniaxial isotérmica. Relación entre los fenómenos a escala atómica y variables termodinámicas. Deformación elástica de un cristal perfecto. Energía de fractura y resistencia. Deformación elástica de una goma ideal. Relación entre tensión y deformación en materiales viscoelásticos. Fluidos newtonianos. Comportamiento mecánico de los materiales. Extensión de la ley de Hooke para la viscoelasticidad lineal. Principio de Bolzmann.

UNIDAD 5. Defectos Estructurales en Cristales. Defectos de punto: vacancias, átomos intersticiales y substitutivos. Defectos en cristales iónicos y polímeros. Defectos de línea o dislocaciones. Geometría de la dislocación. Desplazamiento de las dislocaciones. Defectos 2-D. Límites de grano. Defectos de apilamiento.

UNIDAD 6.  Aleaciones, Mezclas y Diagramas de Fases. Transformaciones de Fases. Aspectos generales. Aleaciones y mezclas. Fases y constituyentes. Soluciones sólidas. Interfaces. Sistemas de un componente. Diagrama de fases de una sustancia pura. Estado vítreo. Equilibrio de fases en sistemas binarios. Miscibilidad. Análisis térmico. Diagramas de fases aplicados a aleaciones metálicas, cerámicas y mezclas de polímeros. Difusión en sólidos. Transformación de fases. Nucleación. Crecimiento de un cristal. Formación y crecimiento de microestructuras. Diagramas Tiempo-Temperatura- Transformación (TTT).

UNIDAD 7. Microestructuras. Caracterización de microestructuras. Microscopía óptica. Microscopía Electrónica. Principales microestructuras. Tratamientos térmicos en los materiales. Solidificación del metal puro. Polímeros cristalizados a partir del estado fundido. Estructuras de aleaciones metálicas. Principales microestructuras de aleaciones hierro-carbón. Estructuras de cerámicas sinterizadas. Mezclas de polímeros.

UNIDAD 8. Comportamiento  de Materiales bajo Tensión. Propiedades Mecánicas. Propiedades de los materiales bajo tensión. Propiedades mecánicas y resistencia del material. Ensayo de tensión. Curvas esfuerzo-deformación de materiales. Elasticidad entálpica y entrópica. Energía de deformación. Mediciones de dureza. Conceptos de alta y baja temperatura en materiales. Deformación plástica a bajas temperaturas. Metales y polímeros termoplásticos. Tracción y corte. Mecanismos de resistencia a la cedencia (yield strength). Mecanismo de deformación plástica en termoplásticos. Mecanismos de endurecimiento de sólidos cristalinos. Propiedades mecánicas en polímeros. Efecto de la temperatura. Modificación de propiedades mecánicas de polímeros. Deformación a alta temperatura. “Creep” de aleaciones metálicas. Comportamiento viscoelástico de polímeros termoplásticos amorfos. Fractura. Concentración de tensiones. Tensiones críticas. Elementos del mecanismo de fractura. Ductilidad y tenacidad. Fatiga.

UNIDAD 9. Otras Propiedades Físicas. Conductividad eléctrica en materiales. Aislantes, semiconductores y metales. Conductividad térmica. Ley de Fourier. Mecanismos de conducción térmica. Propiedades magnéticas en materiales. Definiciones. Clasificación magnética de los materiales. Comportamiento magnético. Superconductividad. Propiedades ópticas en materiales. Interacción de la luz con los sólidos. Absorción y emisión de radiación electromagnética. Absorción de luz y color.

UNIDAD 10. Corrosión, Degradación y Envejecimiento.  Formas de envejecimiento. Envejecimiento físico y químico. Corrosión y degradación. Corrosión de metales. Tipos de corrosión. Métodos de protección de metales. Pasivación. Degradación de polímeros. Tipos de degradación. Estabilización de polímeros. Resistencia de cerámicas y corrosión química. Impacto Ambiental.

UNIDAD 11. Materiales Compuestos. Introducción. Distintos tipos de materiales compuestos. Materiales formados por agregado de partículas. Materiales compuestos reforzados con fibras. Materiales compuestos de matriz metálica y cerámica. Materiales compuestos por láminas. Propiedades y aplicaciones. Comportamiento mecánico. Estructuras “sándwich”.

UNIDAD 12. Tópicos de Nanomateriales, Materiales Nanoestructurados y Biomateriales. Introducción a los nanomateriales. Transición micro a nano. Nanopartículas y materiales nanoestructurados. Síntesis. Aplicaciones y propiedades. Métodos de preparación de nanomateriales. Nanomateriales por mecanismos biológicos. Observación y manipulación de átomos y moléculas. Introducción a los biomateriales. Biomateriales poliméricos, metálicos, cerámicos y compuestos. Biocompatibilidad. Generalidades sobre propiedades y aplicaciones.