Universitat Internacional de Catalunya - Barcelona

Materiales Avanzados y Selección de Materiales

• código 12484
• curso 2
• periodo Semestre 1
• tipo OB
• créditos 6

Módulo: FORMACIÓN AVANZADA

Materia: MATERIALES II

Lengua de impartición principal: castellano

Otras lenguas de impartición: catalán, inglés

Responsable

Dr. Emilio CASTRO - ecastro@uic.es

Horario de atención

Las citas para tutorías presenciales, tanto para resolver dudas sobre aspectos teóricos o prácticos de la asignatura como para preparar los trabajos individuales se organizan mediante el correo electrónico ecastro@uic.es, dando prioridad a las consultas en las horas convenidas con el profesor al comienzo del curso académico.

Las innovaciones tecnológicas a menudo son consecuencia del uso inteligente de materiales, avanzados pero también muchos desastres en bioingeniería están causados por un mal uso de los mismos. Por ello es vital que el bioingeniero
profesional conozca cómo se seleccionan los materiales y sepa cuáles se ajustan a las demandas de un diseño en particular; es decir, demandas económicas, estéticas, medioambientales, normativas, de resistencia o de durabilidad. El bioingeniero debe comprender las propiedades de los materiales y sus limitaciones.

Asignaturas de Materiales, Biomateriales y biocompatibilidad.

• Conocer materiales avanzados con aplicaciones especiales en el área de la bioingeniería.
• Fomentar una actitud positiva y abierta hacia los nuevos materiales.
• Comprender los principios básicos involucrados en la selección de materiales estableciendo metodologías (diseño, costes, funcionalidad, papel de las especificaciones, calidad demanda por la industria) que permiten realizar la selección del material idóneo para cada aplicación en particular.

• CB2 - Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio
• CB4 - Que los estudiantes puedan transmitir información, ideas, problemas y soluciones a un público tanto especializado como no especializado
• CE17 - Ser capaz de identificar los conceptos de la ingeniería que se pueden aplicar en el campo de la biología y de la salud.
• CE18 - Definir los principios fundamentales de las tecnologías que se emplean en el diseño y la fabricación de micro y nanosensores en áreas biotecnológicas.
• CG10 - Saber trabajar en un entorno multilingüe y multidisciplinar
• CG4 - Resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, creatividad, razonamiento crítico y de comunicación y transmisión de conocimientos, habilidades y destrezas en el campo de la Bioingeniería.
• CT5 - Realizar un uso solvente de los recursos de información. Gestionar la adquisición, la estructuración, el análisis y la visualización de datos e información en el ámbito de especialidad y valorar de forma crítica los resultados de dicha gestión.
• CT7 - Dominar una tercera lengua, habitualmente el inglés, con un nivel adecuado oral y escrito y en consonancia con las necesidades que tendrán los titulados y tituladas
• CB3 - Que los estudiantes tengan la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética
• CT2 - Tener capacidad para relacionar el bienestar con la globalización y la sostenibilidad; lograr habilidades para utilizar de forma equilibrada y compatible la técnica, la tecnología, la economía y la sostenibilidad.
• CE6 - Integrar los fundamentos de ciencia, tecnología de materiales, teniendo en cuenta la relación entre la microestructura, la síntesis o procesado y las propiedades de los materiales.
• CE9 - Aplicar los fundamentos básicos de la elasticidad y resistencia de materiales al comportamiento de sólidos reales.

Al final del curso, el alumno:

• Conoce los fundamentos de ciencia, tecnología y química de materiales.
• Comprende la relación entre la microestructura, la síntesis o procesado y las propiedades de los materiales.
• Discierne y relaciona la estructura de los materiales con sus propiedades y aplicaciones.
• Interioriza, comprende y da explicaciones relativas a la selección de materiales, su conformado, su tratamiento, recubrimientos y modos de uso.
• Selecciona el material más adecuado para cada aplicación en Ingeniería.
• Redacta informes técnicos y hace exposiciones orales técnicas relacionadas con los mismos.
• Encuentra información útil y utilizarla de forma autónoma.
• Aprende a diseñar materiales con requerimientos específicos que puedan mimetizar los tejidos del cuerpo humano.
• Aprende los posibles campos de actuación de los bioingenieros fuera del ámbito médico.

TEMA 1
PROPIEDADES AVANZADAS DE LOS MATERIALES: ELECTRICAS, MAGNÉTICAS,
TÉRMICAS Y ÓPTICAS.
1.1. Propiedades eléctricas de los materiales. Conductividad eléctrica.
Semiconductores intrínsecos y extrínsecos. Dependencia de la conductividad
con la temperatura. Superconductividad.
1.2. Propiedades magnéticas de los materiales. Comportamientos
magnéticos: Diamagnetismo, paramagnetismo. Ferromagnetismo. Anti
ferromagnetismo. Ferromagnetismo. In fluencia de la temperatura en el
comportamiento magnético.
1.3. Propiedades ópticas y térmicas de los materiales. Interacciones de la
radiación con los sólidos. Absorción y emisión de luz en sólidos. Fibras ópticas

en comunicaciones. Capacidad calorífica. Dilatación térmica. Conductividad
térmica.
TEMA 2
MATERIALES AVANZADOS: ALEACIONES Y COMPOSITES.
2.1. Materiales metálicos. Diagramas de fases. Sistemas de un componente.
Sistemas de dos componentes.
2.2. Reacciones eutectoide. El sistema hierro-carbono. Aleaciones metálicas.
Tratamientos de aleaciones metálicas.
2.3. Aleaciones ferrosas. Aceros simples al carbono. Aceros especiales.
2.4. Aleaciones no ferrosas. Aleaciones ligeras: aleaciones de aluminio,
magnesio y titanio. Aleaciones de cobre. Aleaciones de níquel, cobalto y zinc.
2.5. Materiales cerámicos. Estructura y propiedades de las cerámicas.
Cerámicas vítreas.
2.6. Materiales compuestos. Características generales. Materiales reforzados
con partículas. Materiales compuestos reforzados con fibras. Composites.
TEMA 3
OTROS MATERIALES AVANZADOS: MATERIALES FUNCIONALES.
3.1. Materiales funcionales.
3.2. Materiales inteligentes.
3.3. Materiales híbridos.
3.4. Nanomateriales.
TEMA 4
SELECCIÓN DE MATERIALES EN FUNCIÓN DE LAS PROPIEDADES.
4.1. Diseño y selección de materiales.
4.2. Selección de materiales.
4.3. Selección de Materiales en función de les propiedades:
a. Propiedades mecánicas.
b. Propiedades eléctricas.
4.4. Test de Materiales y evaluación de fallos.

TEMA 5
OTRAS CONSIDERACIONES (ECONÓMICAS, MEDIOAMBIENTALES…) EN LA SELECCIÓN
DE MATERIALES.
5.1. Consideraciones económicas en la selección de materiales.
5.2. Consideraciones medioambientales en la selección de materiales.
TEMA 6
SELECCIÓN DE MATERIALES EN LA PRÁCTICA: MAPAS DE MATERIALES, SOFTWARE Y
TOMA DE DECISIONES EN CASOS REALES.

6.1. Gestión de la información y toma de decisiones en selección de
materiales.
6.2. Bases de datos.
6.3. Gráficos de Ashby.
6.4. Software comercial.
6.5. Índice de funcionamiento.
6.6. Matrices de decisión.
6.7. El método de los Elementos Finitos como herramienta en selección de
materiales.
6.8. Casos reales.

Tema  TEMA 1 - PROPIEDADES AVANZADAS DE LOS MATERIALES: ELECTRICAS, MAGNÉTICAS, TÉRMICAS Y ÓPTICAS.

Tema  TEMA 2 - MATERIALES AVANZADOS: ALEACIONES Y COMPOSITES.

Tema  TEMA 3 - OTROS MATERIALES AVANZADOS: MATERIALES FUNCIONALES.

Tema  TEMA 4 - SELECCIÓN DE MATERIALES EN FUNCIÓN DE LAS PROPIEDADES.

Tema  TEMA 5 - OTRAS CONSIDERACIONES (ECONÓMICAS, MEDIOAMBIENTALES…) EN LA SELECCIÓN DE MATERIALES.

Tema  TEMA 6 - SELECCIÓN DE MATERIALES EN LA PRÁCTICA: MAPAS DE MATERIALES, SOFTWARE Y TOMA DE DECISIONES EN CASOS REALES.

(1). William D. Callister, David Rethwisch, Ciencia e ingeniería de los materiales.
Editorial Reverte, 2ª Edición, 2016.
(2). William Smith, Fundamentos de la ciencia e ingenieria de materiales, McGraw-
Hill Interamericana de España S.L., 2014.
(3). José Antonio Puértolas Ráfales, Ricardo Ríos Jordana, Miguel Castro Corella,
Tecnología de los materiales en ingeniería, Volumen 1, Sintesis, 2016.
(4). José Antonio Puértolas Ráfales, Ricardo Ríos Jordana, Miguel Castro Corella,
Tecnología de los materiales en ingeniería, Volumen 2, Sintesis, 2016.
(5). Michael F. Ashby, Kara Johnson, Materials and Design: The Art and Science of
Material Selection in Product Design, Butterworth-Heinemann; Third Edition;
2014.
(6). Kenneth G. Budinski, Michael K. Budinski, Engineering Materials: Properties and
Selection, United States Edition, Pearson, 2009.
(7). Md Abdul Maleque, Mohd Sapuan Salit, Materials Selection and Design,
Springer, 2014.
(8). Ali Jahan, Kevin Edwards, Multi-criteria Decision Analysis for Supporting the
Selection of Engineering Materials in Product Design, Butterworth-Heinemann,
2016.

E: fecha de examen | R: fecha de revisión | 1: primera convocatoria | 2: segunda convocatoria:

• E1 08/01/2020 12:00h A12