Caracterización de un material

Para comprender un material es fundamental caracterizarlo, es decir analizar sus propiedades. Existen muchas técnicas para caracterizar materiales que se basan en diferentes principios físicos básicos: interacciones radiación-materia , termodinámica y mecánica .

Ensayos mecánicos

Las pruebas mecánicas se utilizan con mayor frecuencia en la producción porque permiten tener datos sobre las propiedades mecánicas rápidamente con dispositivos de medición relativamente simples. Las principales pruebas mecánicas son:

tensión : se solicita una probeta en tensión uniaxial hasta la rotura para determinar sus características mecánicas como el módulo de Young E , el alargamiento a la rotura A %, el límite elástico R e o σ y y la resistencia a tracción R m . Ver también Dinamómetro ;
dureza : aplicar en una muestra de un penetrador bajo una cierta carga F . Existen varias pruebas según el tipo de dureza deseada (Meyer, Brinell, Rockwell, Vickers y Shore). Véase también Escala de Mohs ;
resiliencia : una muestra de ensayo con una muesca en U o V en el medio se rompe con un martillo de péndulo Charpy ;
fatiga : un gran número de ciclos de flexión se somete a probetas estándar. Considerando el momento en que estas probetas se rompen, el límite de rotura por fatiga σ d;
Análisis mecánico dinámico (DMA): se solicita, por ejemplo, el material en tracción y compresión a una frecuencia determinada. Gracias a una modelización del diagrama tensión-deformación, se obtiene el módulo de Young complejo, el factor de amortiguamiento y en ciertos casos el cociente de Poisson ν . Esto es particularmente necesario para el estudio de polímeros (sometidos a envejecimiento) y según su estado de uso (vítreos, gomosos o amorfos).

En el caso de materiales muy maleables, es posible utilizar sistemas rotativos (dos discos) y ya no lineales. Consulte también Reómetro .

Análisis físico-químicos

Interacción radiación-materia

Las principales técnicas que utilizan la interacción radiación-materia son:

microscopía:
- Microscopía electrónica de barrido (SEM): es una técnica de microscopía electrónica basada en el principio de interacciones electrón-materia,
- microscopía electrónica de transmisión (TEM): una muestra delgada se bombardea con un haz de electrones principalmente para obtener el patrón de difracción,
- microscopio óptico : la observación simple y tradicional a escala microscópica,
- microscopio de efecto de campo iónico ,
- microscopio de tunelización ,
- microscopio de sonda local ,
- microscopio de fuerza atómica (AFM);
Rayos X :
- Difracción de rayos X ,
- análisis de energía dispersiva (EDS o EDX),
- análisis de longitud de onda dispersiva (WDS o WDX),
- X fluorescencia ,
- dispersión de rayos X de ángulo pequeño (SAXS),
- espectroscopia de pérdida de energía (EELS),
- Espectrometría de fotoelectrones X (XPS),
- Espectroscopia de electrones Auger (AES),
- radiografía ;
radiación óptica:
- espectroscopia ultravioleta-visible (UV-vis),
- Espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (IRTF o FTIR en inglés),
- termoluminiscencia ,
- fotoluminiscencia ;
radio de neutrones :
- difracción de neutrones ,
- difracción de neutrones de ángulo pequeño (SANS),
- neutronografía ,
- activación de neutrones ;
espectroscopia de masas :
- espectrometría de masas de iones secundarios (SIMS);
Espectroscopia de RMN .

Análisis térmico

Las técnicas que involucran termodinámica incluyen calorimetría diferencial de barrido (DSC) y análisis termogravimétrico (ATG). Consulte también Análisis termomecánico (TMA).

Pruebas no destructivas

Se dice que la mayoría de las técnicas de caracterización son destructivas porque el material se daña al final de la prueba. También existen las llamadas técnicas de prueba no destructivas , que no degradan el material.