Fragilidad (Fallas)
Introducción
La fragilidad es la capacidad de un material de fracturarse debido a su escasa o nula capacidad de deformación permanente. Por el contrario, los materiales dúctiles o tenaces se rompen tras sufrir algunas deformaciones, generalmente de tipo plástico "Plasticidad (mecánica de sólidos)"). La fragilidad es lo contrario de la tenacidad y tiene la peculiaridad de absorber relativamente poca energía, a diferencia de la ruptura dúctil.
La energía absorbida por unidad de volumen viene dada por:.
Si un material se rompe prácticamente sin deformación las componentes del tensor deformación resultan pequeñas y la suma anterior resulta en una cantidad relativamente pequeña.
La fragilidad de un material, además, está relacionada con la velocidad de propagación o crecimiento de grietas a través de su seno. Esto significa un alto riesgo de fractura súbita de los materiales con estas características una vez sometidos a esfuerzos.[1] Por el contrario los materiales tenaces son aquellos que son capaces de frenar el avance de grietas.
Ejemplos típicos de materiales frágiles son los vidrios comunes/vidrios duros (como los de las ventanas, por ejemplo), algunos minerales cristalinos, los materiales cerámicos y algunos polímeros como el polimetilmetacrilato (PMMA), el poliestireno (PS), o el ácido poliláctico (PLA), entre otros.
Es importante mencionar que el tipo de rotura que ofrece un material (frágil o dúctil) depende de la temperatura. Así mientras algunos materiales como los plásticos (polietileno, polipropileno u otros termoplásticos) que suelen dar lugar a roturas dúctiles a temperatura ambiente, por debajo de su temperatura de transición vítrea dan lugar a roturas frágiles.como el acero de las casas de madera.
Fragilidad, ductilidad, dureza y tenacidad
Existen otros términos frecuentemente confundidos con la fragilidad que deben ser aclarados:.
Mejora de la tenacidad
La mejora de la tenacidad es uno de los ejes principales de investigación en la ciencia de materiales. Este punto ha sido especialmente estudiado en los aceros industriales que en algunos casos, dependiendo de la composición y procesado, pueden dan lugar a materiales peligrosamente frágiles. El logro de la mejora de la tenacidad de materiales como el vidrio supondría perder susceptibilidad a su fractura en casos accidentales o desafortunados como podrían ser los impactos de piedras o balas. La forma más habitual de evitar la fractura frágil de los vidrios es mediante el laminado de una película de polivinilbutiral (que es un termoplástico viscoelástico con índice de refracción similar al vidrio) entre dos láminas de vidrio de forma que sea este quien absorba la energía derivada de la propagación de las grietas.