Guías Académicas

CIENCIAS DE LOS MATERIALES

CIENCIAS DE LOS MATERIALES

GRADO EN INGENIERÍA QUÍMICA

Curso 2021/2022

1. Datos de la asignatura

(Fecha última modificación: 15-07-21 9:27)
Código
104127
Plan
UXXI
ECTS
6.00
Carácter
OBLIGATORIA
Curso
3
Periodicidad
Segundo Semestre
Área
QUÍMICA INORGÁNICA
Departamento
Química Inorgánica
Plataforma Virtual

Campus Virtual de la Universidad de Salamanca

Datos del profesorado

Coordinador/Coordinadora
Carmen María del Hoyo Martínez
Grupo/s
1
Departamento
Química Inorgánica
Área
Química Inorgánica
Centro
Fac. Ciencias Químicas
Despacho
B2501
Horario de tutorías
Consultar con la profesora
URL Web
http://studium.usal.es
E-mail
hoyo@usal.es
Teléfono
923 294489 Ext. 1591

2. Sentido de la materia en el plan de estudios

Bloque formativo al que pertenece la materia.

Asignatura Obligatoria

Papel de la asignatura.

El papel de esta asignatura es abordar el estudio la relación entre la estructura y las propiedades de los materiales

Perfil profesional.

Formación sobre los materiales a través de la modificación en su diseño para su posterior aplicación en un ámbito espectro de campos: químico, farmacéutico, tecnológico e industrial.. Esta formación les habilita para el desarrollo y elaboración de un Proyecto de Ingeniería química así como para la realización de informes de evaluación, tasación y peritaje.

3. Recomendaciones previas

Conceptos de Química Inorgánica y Química Orgánica

4. Objetivo de la asignatura

Tiene como objetivo el estudio de la relación estructura/propiedades de los materiales divididos en dos grupos: 1) estructurales y 2) funcionales iniciando el temario con un bloque dedicado al estudio y fijación de conceptos estructurales básicos de vital importancia en el diseño de los materiales.

5. Contenidos

Teoría.

Programa.

TEMA 0: INTRODUCCIÓN A LA CIENCIA E INGENIERÍA DE LOS

MATERIALES Y SÓLIDOS CRISTALINOS

 

                    1.1 Ciencia e Ingeniería de los Materiales

                        1.2 Estructura cristalina

                        1.3 Direcciones y planos cristalográficos

 

BLOQUE I CONCEPTOS ESTRUCTURALES BÁSICOS

 

            TEMA 1 Sólidos no cristalinos

 

                        1.1 Concepto de sólido no cristalino

                        1.2 Vidrios inorgánicos

                        1.3 Polímeros

 

            TEMA 2 Imperfecciones Y DIFUSIÓN EN SÓLIDOS

                        2.1 Defectos de punto

                        2.2 Imperfecciones

                                   Dislocaciones. Defectos lineales

                                   Defectos interfaciales

                                               Superficies externas

                                               Límites de grano

                                               Límites de macla

                                               Otros defectos interfaciales

                                   Defectos de volumen

                                   Vibraciones interatómicas

                        2.3 Difusión

                                   Mecanismos de difusión

                                   Difusión en estado estacionario

                                   Difusión en estado no estacionario

                       

            TEMA 3 Diagramas de fase

 

                        3.1 Definiciones y conceptos fundamentales

                        3.2 Diagramas de equilibrio de fases

 

            TEMA 4 MICROSCOPÍA Y MÉTODOS TÉRMICOS

                                   Microscopía óptica

                                   Microscopía electrónica de barrido

                                   Microscopía electrónica de transmisión

                                   Métodos térmicos: Termogravimetría

                                                                     Análisis Térmico Diferencial

                                                                     Reducción a Temperatura Programada

 

BLOQUE II: MATERIALES ESTRUCTURALES

 

            TEMA 5 MATERIALES METÁLICOS

 

                        5.1 Conformación metálica

                        5.2 Aleaciones férreaS

                        5.3 Aleaciones no férreas

                        5.4 Propiedades mecánicas

                                   Deformación elástica y plástica

                                   Dureza

                                   Deformación plástica en monocristales y en metales

                                   policristalinos

                                   Endurecimiento por formación de disoluciones sólidas

                                   Recuperación y recristalización de metales deformados

 

            TEMA 6 MATERIALES CERÁMICOS

 

                        6.1 ESTRUCTURA CERÁMICA

 

                        6.1.1 Estructuras cristalinas

                        6.1.2 Cerámicas formadas por silicatos

                        6.1.3 Carbono                                    

6.2 Clasificación de los materiales cerámicos en base a su aplicación

6.3 Técnicas de fabricación de materiales cerámicos

                        6.4 Productos de la arcilla

                        6.5 Abrasivos

                        6.6 Cementos inorgánicos

                        6.7 Propiedades térmicas

 

            TEMA 7 MATERIALES POLIMÉRICOS

 

                        7.1 ESTRUCTURA POLIMÉRICA

 

                                   7.1.1 Moléculas poliméricas

                                   7.1.2 Peso molecular  

                                   7.1.3 Forma molecular

                                   7.1.4 Estructura molecular

                                               7.1.5 Configuraciones moleculares

                                               7.1.5.1 Estereoisomería

                                               7.1.5.2 Isomería geométrica   

                                   7.1.6 Copolímeros

                                   7.1.7 Cristalinidad de los polímeros

 

                        7.2 Clasificación general

                        7.3 Técnicas de conformación de polímeros

                        7.4 Aditivos de los polímeros

7.5 Polimerización por condensación, adición y apertura de ciclo. Grado de polimerización

                        7.6 Termoplásticos. Uso general e industrial

                        7.7 Plásticos termoestables

                        7.8 Elastómeros

                        7.9 Otras aplicaciones de los polímeros        

                                                                      

            TEMA 8 MATERIALES COMPUESTOS

 

                        8.1 Estructuras tipo de materiales compuestos

                        8.2 Clasificación de los materiales compuestos

8.3 Ejemplos de técnicas de conformación de materiales compuestos

                        8.4 Materiales compuestos reforzados con partículas

                                   8.4.1 Reforzados con partículas grandes

                                   8.4.2 Consolidados por dispersión

                        8.5 Materiales compuestos reforzados con fibras

8.5.1 Materiales compuestos con fibras continuas y alineadas

                                   8.5.2. Materiales compuestos con fibras discontinuas y                                                        alineadas

                                   8.5.3 Materiales compuestos con fibras discontinuas y                                                                     orientadas al azar

                                   8.5.4 Materiales compuestos matriz metálica-fibra

                                   8.5.5 Materiales compuestos matriz plástica-fibra

                        8.6 Materiales compuestos híbridos

                        8.7 Materiales compuestos estructurales

                                   8.7.1 Materiales compuestos laminares

                                   8.7.2 Paneles sándwich

 

           TEMA 9 NANOMATERIALES

 

                     9.1 El tamaño nanométrico

                     9.2 Nanomateriales inorgánicos

                     9.3 Nanomateriales híbridos

                     9.4 Funcionalización y aplicación de los nanomateriales

                     9.5  Métodos de obtención de nanomateriales

 

 

 

BLOQUE III MATERIALES FUNCIONALES

 

            TEMA 10 MATERIALES CATALÍTICOS

 

                                   Catalizadores másicos y catalizadores soportados

                                   Preparación: Coprecipitación, precipitación e impregnación

                                   Catalizadores metálicos másicos

                                   Preformado, calcinación, reducción

                                   Soportes

                                   Promotores

                                   Propiedades químicas

                                               Zeolitas

                                               Hidróxidos Dobles Laminares

 

            TEMA 11 BIOMATERIALES

 

                                   Biominerales: Tipos y funciones

                                               Biominerales de calcio

                                               Óxidos y sulfuros de hierro

                                               Sílice

                                   Biocompatibilidad

                                   Ingeniería cristalina

 

           

            TEMA 12 MATERIALES ELÉCTRICOS

                                  

                        12.1 Semiconductores

                                   12.1.1 Semiconductores intrínsecos

                                   12.1.2 Semiconductores extrínsecos

                                   12.1.3 Dispositivos semiconductores

                        12.2 Conducción eléctrica en cerámicas

                        11.3 Conducción eléctrica en polímeros

                        12.4 Materiales dieléctricos, ferroeléctricos y piezoeléctricos

12.4.1 Dieléctricos: Titania y cerámicas basadas en el titanato. Aplicaciones                                   

12.4.2 Ferroeléctricos: Sal de Rochelle, fostato monopotásico, niobato de potasio y titanato-circonato de plomo. Aplicaciones

12.4.3 Piezoeléctricos: Titanatos de bario y plomo, circonato de plomo, fosfato monoamónico y el cuarzo. Aplicaciones

                                  

            TEMA 13 MATERIALES MAGNÉTICOS

 

                        13.1 Mecanismos de interacciones magnéticas en estado sólido

                        13.2 Materiales magnéticos blandos

                        13.3 Materiales magnéticos duros

                                    12.4 Superconductividad

 

            TEMA 14 MATERIALES ÓPTICOS

 

                        14.1 Materiales ópticos

 

                                   14.1 Fósforos en lámparas fluorescentes

                                   14.2 Diodos emisores de luz

                                   14.3 Láseres

                                              

6. Competencias a adquirir

Básicas / Generales.

CG1. Los estudiantes sabrán aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o pocos conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con la Química.

CG2. Integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de los nuevos problemas químicos.

CG3. Formular juicios a partir de una información  que, aun siendo limitada o incompleta, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de los avances en Química.

CG4. Los estudiantes sabrán comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades.

CG5. Los estudiantes poseerán las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.

Específicas.

CE1. Analizar e interpretar datos complejos en el entorno de la Química

CE3. Valorar la importancia de la Química y sus avances en la sostenibilidad y la protección del medio ambiente.

CE4. Adquirir los conocimientos necesarios para valorar la importancia de los avances en la Quimica en el desarrollo  económico y social.

CE5. Adquirir una comprensión sistemática de la Química que unida al dominio de la metodología propia de esta ciencia, le permita abordar cualquier tipo de investigación en el ámbito de la Química.

Transversales.

TI1 Capacidad de análisis y síntesis

TI3 Comunicación oral y escrita en la lengua propia

TI4 Conocimiento de una lengua extranjera

TI7 Capacidad de realizar estudios bibliográficos y sintetizar resultados

TS1 Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica

TS2 Aprendizaje autónomo

TS3 Adaptación a nuevas situaciones

TS5 Creatividad

TS8 Iniciativa y espíritu emprendedor

TS9 Motivación por la calidad

TP1 Trabajo en equipo

TP2 Trabajo en un equipo de carácter interdisciplinario

TP3 Trabajo en un contexto internacional

TP4 Habilidades en las relaciones interpersonales

TP7 Elaboración y defensa de argumentos

TP8 Razonamiento crítico

Disciplinares

DR4 Conocimientos de los fundamentos de ciencia, tecnología y química de materiales.

DR5 Comprender la relación entre la microestructura, la síntesis o procesado y las propiedades de los materiales.

Profesionales

1P1 Proyectos de Ingeniería Química

4P3 Sistemas de manipulación y transporte de materiales

7. Metodologías

1 Actividades introductorias. Toma de contacto, recogida de información con los alumnos y presentación de la asignatura de la asignatura

2 Actividades teóricas. Sesión magistral. Exposición de los contenidos de la asignatura

3 Actividades prácticas. Seminarios. Trabajo en profundidad sobre un tema o ampliación de contenidos de sesiones magistrales. Estudio de casos.

4 Tutorias. Atender y resolver dudas  de los alumnos.

5 Actividades de seguimiento on line: Interacción a través de las TIC

6 Actividades prácticas autónomas. Preparación de trabajos. Estudios previos: búsqueda, lectura y trabajo de documentación. Estudio de casos.

7 Foros de discusión. A través de las TIC, se debaten temas relacionados con el ámbito académico y/o profesional

8 Pruebas de evaluación. Evaluación continua. Pruebas objetivas de preguntas cortas, pruebas de desarrollo sobre un tema más amplio y pruebas orales

8. Previsión de Técnicas (Estrategias) Docentes

9. Recursos

Libros de consulta para el alumno.

 

-Askeland, D.R., “Ciencia e Ingeniería de los Materiales”. Paraninfo. Madrid. 2001.

-Callister, W. D. “Introducción a la Ciencia e Ingeniería de los Materiales”. Reverté Ed. Barcelona. 2004.

-Cembrero, Cil, J. “Ciencia y Tecnología de los Materiales: Problemas y cuestiones”. Pearson Educación. Madrid. 2005.

-Fernández Carrasquilla, J.M. “Ciencia de los Materiales”. Donostiarra Ed. San Sebastián. 2001.

-Melero Columbrí, Francisco Javier. “Materiales y procesos avanzados: materiales de alta tecnología”. Tecnología y Gestión de la Innovación. Consejo Superior de Investigaciones Científicas. .Madrid. 2003.

-Miravete, A. “Materiales Compuestos” Miravete Ed. Zaragoza. 2004

- Pero.Sanz Elorz, J.A. "Ciencia e ingeniería de materiales: estructura, transformaciones, propiedades y selección". Cie Dossat 2000. Madrid 2016.

- Oller, S. "Nuevos Materiales Estructurales Cerámicos en Ingeniería" CIMNE. Barcelona. 2010.- Rao, C.N.R. "The chemustry of nanomaterials: synthesis, properties and appications". Wiley VHC. Alemania. 2010.

-Sastre, A. “Biomateriales”. Faenza Editrice Ibérica. Italia. 2009.

-Soboyejo, W. O. “Advanced structural materials: properties, design optimization, and applications”.CRC Press . LLC. USA. 2007.

- Wessel, J. "The handbook of advanced materials: enabling new designs". John Wiley and Sons. West Sussex. Reino Unido. 2004.

Otras referencias bibliográficas, electrónicas o cualquier otro tipo de recurso.

Recursos on line de páginas web sobre algunos procesos bioinorgánicos y seminarios de materiales avanzados a través de la plataforma Studium

Bases de datos suscritas por la Universidad (SCOPUS, ISI WEB OF KNOWLEDGE, etc.)

Presentaciones en Power Point de todo el temario en la plataforma Studium.

Estudio de casos

Presentación de trabajos

10. Evaluación

Consideraciones generales.

Se evalúan los conocimientos adquiridos durante el desarrollo de las clases (CG1, CG2, CG3, CG4, CG5)

Criterios de evaluación.

Se evalúan los conocimientos adquiridos durante el desarrollo de las clases (CE1, CE3, CE4 y CE5)

Instrumentos de evaluación.

Evaluación sobre la exposición oral y debate de los trabajos realizados.

Evaluación continua voluntaria de pruebas escritas.

Evaluación del examen final.

Recomendaciones para la evaluación.

Observar las recomendaciones indicadas por el profesor sobre los trabajos propuestos.

Utilizar tutorías.

Recomendaciones para la recuperación.

Utilizar las tutorías.