¿Qué propiedades de los materiales determinan la relación de Poisson, el módulo elástico y la conductividad eléctrica?

Se me pidió que respondiera, lo cual me honra hacer.

No estoy seguro de a qué propiedades materiales se refiere. Los orígenes de la relación de Poisson, el módulo elástico y la conductividad eléctrica se encuentran en el nivel atómico y, por lo tanto, conllevan consideraciones de mecánica cuántica. Ninguna teoría que implique, por ejemplo, la mecánica del continuo predecirá estas propiedades tan bien.

El módulo elástico y la relación de Poisson son propiedades elásticas. Las constantes elásticas de un sólido provienen de la fuerza de los enlaces atómicos, cuya fuerza interatómica es la derivada de su función de energía potencial. Los enlaces fuertes tendrán un valle más empinado en su curva de energía potencial, mientras que los enlaces débiles tienen un valor menor de ese mínimo. Dado que el módulo elástico es mayor para pozos de energía potencial más profundos, los enlaces atómicos más fuertes dan así módulos de elasticidad más altos. Estas consideraciones conducen a la existencia de constantes elásticas fundamentales de un cristal a partir de las cuales se puede determinar la relación de Poisson.

Al igual que las propiedades elásticas, la conductividad eléctrica también tiene su base a nivel atómico. El modelado mecánico cuántico de estructuras de bandas muestra que las cerámicas tienen bandas de valencia y conducción separadas por espacios de banda de varios eV, mientras que los metales tienen bandas de valencia y conducción superpuestas. La teoría de bandas de sólidos dice que la conducción eléctrica ocurre para materiales con bandas parcialmente llenas. Este es el caso con los metales pero no con, por ejemplo, los aislantes, y es la razón por la cual los metales conducen, pero los aislantes como la cerámica no.

Por lo tanto, propiedades como la conductividad eléctrica o el módulo elástico, que se originan a partir de teorías a nivel atómico, son diferentes de, por ejemplo, la propensión de una viga a doblarse, que puede caracterizarse bien utilizando mecánicas continuas que incorporan propiedades como el módulo elástico.

Mientras Felix ha respondido la pregunta en un nivel micro, describiré las propiedades, en lugar del mecanismo.

El módulo elástico es un número que describe la resistencia de un objeto o sustancia a deformarse elásticamente (es decir, de forma no permanente) en la dirección de la fuerza, cuando se le aplica una fuerza. También es conocido por otros nombres, como el módulo de elasticidad o el módulo de Young. Los puntos más finos de cómo se determina están más allá del alcance de esta respuesta, pero en efecto, uno aumenta el estrés en un objeto y determina cómo se deforma (es decir, se deforma). MoE = estrés / deformación

La relación de Poisson es similar, pero es una descripción de la respuesta dimensional a una fuerza aplicada en ángulo recto a la medición dimensional. Por ejemplo, la “protuberancia” de un cilindro cuando está comprimido axialmente. Es la relación con signo de deformación transversal a deformación axial.

La conductividad eléctrica es una cantidad algo diferente. Describe qué tan bien un material permite el transporte de carga eléctrica.