MATERIAL DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS

1. INTRODUÇÃO

Os materiais têm tido importante papel elementos na cultura humana desde milênios atrás sendo utilizados em transportes, habitação, comunicação, recreação, proteção, etc...enfim, em tudo que está ligado a sua sobrevivência. Entretanto os primeiros seres humanos tiveram acesso apenas a um número limitado de materiais, os naturais. Com o passar dos tempos, com o aparecimento de novas necessidades com a evolução, os estudiosos de materiais tiveram que desenvolver novos Materiais.

1.2) OBJETIVOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS

Os objetivos do estudo dos materiais é buscar soluções para projetos específicos de engenharia, identificando novos materiais, estudar, analisar e conhecer sua micro estrutura, bem como para posterior utilização, segundo alguns critérios:

- Analisando as condições de serviços e de exposição (o desempenho do material quando forem expostos a estímulos externos na sua utilização).

- Que propriedades físicas e mecânicas o material terá a oferecer, é o ponto de desafio que a engenharia irá desenvolver.

- Viabilização econômica, se é economicamente viável ou não a sua produção?

Elementos necessários ao desenvolvimento do projeto:

Processamento - Estrutura - Propriedades – Desempenho - Custo

A figura 01 nos mostra uma amostra de óxido de alumínio em três situações, da esquerda para a direita temos: monocristal perfeito, com a propriedade de transparência, após, temos um material policristalino já pouco transparente e por último uma amostra policristalina porosa, com estrutura completamente opaca.

Essas três situações de apresentação das amostras do mesmo material são decorrentes da maneira como foi processado o óxido de alumínio, afetando diretamente a condição de transparência.

Então, o novo material com as suas propriedades finais, ou seja, o produto final de um projeto sempre irá nascer passando pôr determinados elementos para a sua obtenção, tais como:

Processamento: É a maneira como será fabricado o material;

Estrutura: É como ficará arranjada atomicamente a rede cristalina do material;

Propriedades: Quais propriedades físicas, químicas ou mecânicas este material apresentara?

Desempenho: Será satisfatório ou não em sua utilização.

Custo: É economicamente viável ou não a sua utilização?

Virtualmente as propriedades importantes dos materiais sólidos podem será grupadas em seis categorias diferentes:

- Mecânica: relaciona a deformação sofrida pelo material com a carga ou força que lhe foi aplicada módulo de elasticidade, Dureza, Tenacidade, Resistência mecânica, etc;

- Elétrica: estímulo a aplicação de um campo elétrico constante dielétrica, condutividade);

- Térmica: capacidade calorífica, condutividade térmica;

- Magnética: resposta de um material à aplicação ao estímulo de um campo magnético;

- Ótica (estímulo a radiação eletromagnética ou a luminosidade reflexão, refletividade, radiação luminosa);

- Deteriorativa reatividade química dos materiais.

1.3) CLASSIFICAÇÕES DOS MATERIAIS:

Materiais Naturais Minerais, Madeira, Couro, Ossos, etc...

Materiais Processados:

- metais

1º grupo: primários - cerâmicos

- polímeros

- compósitos

2º grupo: secundários - semicondutores

- biomateriais

Metais: São formados por combinações de elementos metálicos, bons condutores de eletricidade e calor e não transparentes à luz visível, também são muitos resistentes e deformáveis (maleáveis), são recicláveis.

Cerâmicos: Sua base de formação é basicamente a Argila. São compostos entre elementos metálicos e não metálicos frequentemente óxidos, nitretos, sulfetos e carbetos. São tipicamente isolantes térmicos, são resistentes a altas temperaturas a ambientes agressivos aos materiais. Os cerâmicos são duros, porém muito quebradiços, não maleáveis e não deformáveis, não são recicláveis.

Polímeros: São materiais comuns de plásticos e borracha, são compostos orgânicos baseados no carbono, hidrogênio e outros não metálicos. Compostos de estrutura molecular muito grande, com baixa densidade e extremamente flexíveis. São recicláveis em parte (os poliméricos com estrutura em rede não são recicláveis).

Compósitos: São compostos formados por dois ou mais materiais básicos insolúveis entre sí (metálicos, cerâmicos e poliméricos). Consiste em um ou mais tipo de material, trabalhando juntos, sendo que, as propriedades do conjunto são melhores do que a de um material individual.

Ex: concreto e fibras de carbono impregnadas.

Semicondutores: São ligas metálicas que tem a finalidade de facilitar a passagem de corrente elétrica, diminuindo as correntes parasitas, com isso menor aquecimento. Possuem propriedades elétricas intermediárias aos condutores normais. Eles tornaram possível a construção de circuitos integrados que revolucionaram as indústrias eletrônicas (micro circuitos).

Biomateriais: São empregados em componentes implantados no interior do corpo humano. Todos os materiais citados anteriormente, podem ser usados com biomateriais.

1.4)