Ciências de Materiais I - Prof. Nilson – Aula 1
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Ciências de Materiais I
Prof. Nilson C. Cruz
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Materiais na nossa vida
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Desenvolvimento = Habilidade de
produzir e manipular materiais
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Ciência de Materiais
Entender as relações entre síntese,
processamento, estrutura e propriedades
dos materiais.
Engenharia de Materiais
Como transformar materiais em
dispositivos ou estruturas úteis.
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Estrutura
Arranjo de átomos ou íons
Propriedade
Tipo de resposta a um estímulo
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Propriedades
Mecânicas
Força → Deformação (Módulo de elasticidade, resistência)
Elétricas
Campo elétrico → Corrente (condutividade, constante
dielétrica)
Térmicas
Calor → Aquecimento (Condutividade, calor específico)
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Propriedades
Magnéticas
Campo magnético→Magnetização (permeabilidade,
susceptibilidade)
Ópticas
Radiação Eletromagnética→Reflexão (índice de refração,
refletividade)
Deteriorativas
Ambiente→ Reatividade química
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Processamento
Maneiras de moldar ou modificar
Síntese
Produção a partir de componentes
naturais ou não
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Processamento, Síntese
↓
Estrutura
↓
Propriedades
↓
Desempenho
$!!!
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Porque estudar materiais?
Seleção:
- condições de aplicação (resistência x ductibilidade)
- deterioração (resistência x temperatura)
- custo (bom x caro)
Conhecimentomelhor escolha
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Desempenho
Custo
•Qual a relação peso/resistência?
•Qual o efeito sobre a segurança
do veiculo?
•Qual o custo de fabricação?
A: Composição
•Ferro?
•Alumínio?
•Ligas?
•Em quais quantidades?
C: Síntese
•Como controlar o processo para
produzir aço com alta resistência e
conformabilidade?
•Como produzir um chassis
aerodinâmico?
B: Microestrutura
•Quais características da estrutura
limitam a resistência e a
conformabilidade?
•O que controla a resistência?
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Classificação dos Materiais
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Metais
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•Combinação de elementos
metálicos (Ligas)
•Elétrons Delocalizados
•Bons Condutores
•Não transparentes
•Resistentes
•Moldáveis
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Cerâmicas
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•Materiais inorgânicos
metálicos e não metálicos
ligados entre si (PZT)
•Isolantes térmico e
elétrico (Al2O3)
•Alta dureza (TiO2)
•Resistentes a altas
temperaturas
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Polímeros
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•Plásticos formados por
longas cadeias carbônicas
•Leves
•Flexíveis
•Propriedades ópticas,
elétricas e mecânicas
ajustáveis
•Resistentes
•Moldáveis
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Compósitos
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•Misturas de diferentes
materiais
•Propriedades mistas
•Leves
•Resistentes
•Duros
•Moldáveis
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Semicondutores
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•Si, Ge, GaAs
•Base da indústria eletrônica
•Características elétricas
intermediárias entre
condutores e isolantes
•Propriedades extremamente
sensíveis à dopagem com
impurezas
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Alguns desafios:
Energia Nuclear: combustível, contenção, resíduos
Transportes: redução de peso, aumento da
temperatura do motor
Energia Solar
Processos menos poluentes
Reciclagem
Matérias primas alternativas
Materiais Biocompatíveis