La actividad investigadora del Departamento de Ciencia de Materiales de la Universidad Politécnica de Madrid, tiene como objetivo la caracterización de las propiedades mecánicas de materiales estructurales y su relación con la microestructura y con la aplicación de los materiales en elementos estructurales. Para la consecución de estos fines, los investigadores del Departamento cuentan con distintas instalaciones. Entre ellas cabe mencionar el Laboratorio de Ensayos Mecánicos, el Laboratorio de Microscopía, el Laboratorio de Análisis Computacional y los Servicios Auxiliares.

Una breve descripción de los equipos y capacidades disponibles se encuentra recogida en http://www.mater.upm.es/web/

Además, los investigadores del Departamento de Ciencia de Materiales mantienen una intensa colaboración con otros grupos de investigación y empresas, nacionales e internacionales, formando parte de varias redes nacionales (NanoMec, InvesCon e InfrasCon) y programas interuniversitarios de investigación de la Comunidad de Madrid (EstruMat) y del Ministerio de Educación y Ciencia (Consolider - Secdurec).

LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN

Hormigón, Rocas y Materiales Casi-Frágiles
La actividad investigadora en el campo de los hormigones, rocas y otros materiales casi-frágiles se ha centrado en el comportamiento termo-mecánico de estos materiales, con énfasis en el análisis de los procesos de fisuración y fractura y su relación con la respuesta estructural. Esto se hace desde la triple perspectiva de la determinación experimental de las propiedades mecánicas, la modelización de los mecanismos de deformación y rotura, y la simulación analítica y numérica de estos procesos. El grupo extiende su actividad al estudio del comportamiento a muy bajas temperaturas de materiales para la construcción de tanques de contención de fluidos criogénicos (típicamente, tanques de gas natural licuado).

Materiales Compuestos
La actividad investigadora en el campo de los materiales compuestos se ha centrado en el análisis de la relación entre la microestructura y las propiedades mecánicas en materiales compuestos avanzados y materiales cerámicos. Esta línea de investigación, con carácter multidisciplinar, aborda las investigaciones desde un punto de vista triple: caracterización del comportamiento mecánico, análisis a nivel microscópico y fractográfico de los mecanismos de deformación y rotura, y simulación (analítica o numérica) de estos procesos para obtener predicciones cuantitativas de las influencia de los parámetros microestructurales en el comportamiento mecánico a nivel macroscópico.

Dentro de este campo se vienen desarrollando distintas técnicas experimentales que permiten la caracterización de materiales estructurales y funcionales desde 77 K (se han realizado trabajos pioneros en la caracterización mecánica de superconductores de alta temperatura crítica) hasta 1950 K (en la imagen anexa se muestra el comportamiento superplástico de un cerámico a alta temperatura). Por otra parte, dentro de este campo hay una línea activa en la caracterización del comportamiento tribológico de materiales y recubrimientos.

Los resultados de la investigación dentro de este campo tienen interés desde el punto de vista de la Ciencia de Materiales y –al mismo tiempo– han permitido resolver problemas prácticos en el campo de las aplicaciones estructurales de los materiales.

Comportamiento Dinámico de Materiales
La actividad investigadora en este campo se ha centrado en varias líneas distintas que han discurrido de forma paralela, debido a la estrecha relación entre ellas. En primer lugar, el estudio de la influencia de la velocidad de deformación en las propiedades mecánicas de materiales, que debido a sus peculiaridades, requiere de técnicas experimentales específicas o herramientas de simulación numérica propias que han sido desarrolladas durante los últimos veinte años. Por otro lado, se analiza la simulación analítica y numérica de situaciones reales en las que la velocidad de deformación es una variable fundamental, como son las situaciones de impacto balístico o los efectos de explosivos. Los resultados de la investigación no sólo tienen interés desde el punto de vista de la Ciencia de Materiales, sino que al mismo tiempo han permitido una transferencia contrastada de resultados a la industrial.

Metálicos
La actividad investigadora dentro de esta área se dedica al comportamiento mecánico de los materiales mecánicos estructurales en condiciones que propician procesos de daño con pérdidas de resistencia y tenacidad: alta y baja temperatura, tensiones residuales, fragilización por hidrógeno, ambientes agresivos, soldaduras y cargas de fatiga. La relación entre la microestructura y el comportamiento macroscópico recibe especial atención en esta actividad.

El equipamiento científico disponible permite la caracterización de los materiales estudiados desde el punto de vista microestructural, la determinación de las tensiones residuales existentes, del contenido en hidrógeno, la realización de ensayos mecánicos en condiciones experimentales especiales y el análisis fractográfico de las roturas.

Entre las líneas de investigación más destacables del grupo están las siguientes:

• Fractura de materiales metálicos estructurales a alta y baja temperatura
• Corrosión bajo tensión de materiales férreos y aleaciones de aluminio
• Comportamiento mecánico de aceros de construcción bajo condiciones de fuego
• Fragilización por hidrógeno de aceros estructurales
• Tolerancia al daño de materiales metálicos estructurales irradiados.
• Medida de tensiones residuales por difracción de rayos-X, neutrones y radiación sincrotrón

Biomateriales
El estudio del comportamiento mecánico de materiales de origen biológico presenta gran interés desde un punto de vista básico, ya que permite evaluar si la naturaleza, en su evolución a lo largo de millones de años, ha encontrado soluciones óptimas para mejorar las propiedades mecánicas de los materiales que quizás todavía no han sido desarrolladas para materiales sintéticos. En materiales biológicos la separación entre el papel del material y de la estructura, presente en la mayoría de los diseños sintéticos, no existe. Estructuras y materiales están perfectamente integrados en los seres vivos. La organización jerarquizada de la estructura a diferentes escalas (nano, micro, meso y macro) es inherente a la mayoría de los sistemas biológicos. El diseño de materiales jerárquicamente organizados es un avance conceptual muy importante y los materiales biológicos son espléndidos modelos para el diseño de nuevas estructuras con excelentes prestaciones.
Hay además un interés adicional en el estudio de estos materiales, y es que todo el proceso de síntesis del material se realiza a temperatura ambiente y presión atmosférica. Esto supone unas condiciones extraordinariamente favorables desde el punto  de vista  económico y de procesado  para la fabricación de  cualquier material difícilmente obtenible en los procesos industriales actuales.

Para terminar, hay que destacar que entre las actividades de este Departamento está la difusión de los resultados científicos y tecnológicos que se generan dentro del campo de la Ciencia e Ingeniería de Materiales. Con este motivo organizan desde hace seis años los Seminarios de Fronteras de la Ciencia de Materiales, que tienen lugar desde septiembre a junio, todos los lunes a las 9:30 de la mañana. El objetivo de estos Seminarios es servir de punto de encuentro, interacción y difusión de problemáticas actuales y destacadas dentro del área de la Ciencia e Ingeniería de Materiales; con una visión amplia que va desde los materiales biológicos a los materiales funcionales, pasando por aplicaciones puramente tecnológicas. En ellos se cuenta con la participación desinteresada de relevantes investigadores y tecnólogos de Universidades, Empresas y Centros de Investigación del ámbito nacional e internacional