Aplicación de modelos mediante simulación para la comprensión de propiedades de materiales en la educación superior

El presente trabajo se genera a partir del conocimiento de que la estructura interna de un material es una función crítica para determinar sus propiedades. Recientemente, se han desarrollado métodos para simular los cambios que un material puede experimentar en su estructura a escalas macro, micro y nanométricas. Uno de ellos, abordado en este trabajo, es el método de campo continuo (CFM), basado en las teorías clásicas de termodinámica y cinética. A través de tal método es posible describir los cambios morfológicos en materiales multicomponentes por medio de la solución de ecuaciones diferenciales parciales, modelo de Cahn y Hilliard, mediante diferencias finitas. De lo anterior, el creciente desarrollo de computadoras de alta velocidad y de extensa capacidad permite ahora implementar simulaciones por computadora para explorar rápidamente las características y la funcionalidad de cualquier modelo. Así se dilucida que las computadoras pueden resolver numéricamente ecuaciones matemáticas cuya solución llegó a ser inaccesible, abriéndose ahora un amplio campo de nuevas formas de educar a estudiantes de carreras ingenieriles para desarrollar en ellos competencias necesarias en su formación de comprensión de matemáticas, identificación de las variables que forman parte de un fenómeno para la creación de modelos, uso de tecnologías de computo, aplicación de software, etc. Así, mediante este trabajo, se llevó a cabo la aplicación del modelo matemático de Cahn y Hilliard mediante simulación para comprender los cambios en las propiedades de un material cuando éste, durante su vida útil, opera a relativamente elevadas temperaturas.