Ciência e propriedade de materiais - Prova I

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Avaliação I - Individual (Cod.:687568) 
Código da prova: 38451178 
Disciplina: Ciência e Propriedade dos Materiais (EPR24) 
Período para responder: 06/10/2021 - 05/11/2021 
Peso: 1,50 
1 - Há cerca de dois anos, pesquisadores holandeses conseguiram sintetizar cerâmicas flexíveis - um material
que é tipicamente quebradiço fabricado na forma de folhas finas, que dobram-se como papel. Agora, uma
equipe da Universidade Purdue, nos EUA, encontrou uma forma de trabalhar com blocos maiores de
cerâmica e torná-la quase tão maleável quanto um metal. O segredo está em aplicar uma corrente elétrica
durante a fabricação da cerâmica, por um processo chamado sinterização, por meio do qual um material em
pó coalesce em uma massa sólida - com a aplicação da eletricidade, o processo passa a ser conhecido como
sinterização flash. Enquanto os metais podem ser tensionados entre 10 e 20% sem se quebrar, as cerâmicas
tipicamente se fraturam com uma tensão de apenas 2 a 3%. Com o processamento por sinterização flash, o
material resiste a tensões entre 7 e 10%. Aplicando a corrente elétrica durante a sinterização, a cerâmica
ganha maleabilidade, podendo ser facilmente moldada em temperatura ambiente. Desse modo, a novidade
aqui está em comprovar essa maleabilidade também sob altas temperaturas, justamente as condições nas
quais a cerâmica tipicamente opera em condições reais. Com base no exposto, analise as afirmativas a seguir:
I- As cerâmicas são materiais tipicamente frágeis. Essa fragilidade existe em função da pouca mobilidade de
discordâncias nesse tipo de material.
II- De acordo com a pesquisa, as cerâmicas produzidas através da sinterização flash passam a resistir a
tensões máximas de 10%, da mesma ordem das tensões mínimas dos metais (10%), sem se quebrar.
III- Na sinterização flash, proposta pela pesquisa, um feixe de fótons é direcionado para o material durante o
processo de sinterização.
IV- Na sinterização flash, proposta pela pesquisa, o material é produzido na forma de folhas finas, que
dobram-se como papel.
Assinale a alternativa CORRETA:
FONTE: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=ceramica-fabricada-
eletricidade-deforma-como-metal&id=010160180615#.W9EJ7ntKgdU. Acesso em: 24 out. 2018.
A ) As afirmativas II e III estão corretas.
B ) As afirmativas I e II estão corretas.
C ) As afirmativas I e IV estão corretas.
D ) As afirmativas II e IV estão corretas.
2 - Os polímeros são materiais compostos por cadeias contendo carbono. Polietileno (PE), polipropileno (PP)
e policloreto de vinila (PVC) são exemplos dessa classe de materiais. Com relação às características e
propriedades desses materiais, assinale a alternativa CORRETA:
A ) Todos os tipos de polímeros podemos ser reciclados, pois não perdem suas propriedades com
reaquecimento para conformação de um novo produto. Essa é uma das principais vantagens do emprego
desse tipo de material.
B ) Os polímeros são normalmente processados em altas temperaturas (acima de 900 graus Celsius), fator
que torna o processo de fabricação (por exemplo, injeção) caro e economicamente dependente do custo
energético.
C ) Os polímeros são classificados como termofixos ou termoplásticos. Os polímeros termoplásticos podem
ser facilmente reciclados, pois mantém as suas propriedades com o processo de reaquecimento para posterior
conformação em um novo produto.
D ) Quando comparados aos metais, apresentam melhor resistência à oxidação, especialmente aquela
causada pelos raios UV. Isso se deve à elevada energia de ligação entre as cadeias poliméricas.
3 - Os materiais compósitos resultam da combinação entre cerâmicas e polímeros, polímeros e metais, ou
metais e cerâmicas. Essa combinação visa obter propriedades específicas agregando características de cada
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material. Sobre os materiais compósitos, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
( ) A combinação visa obter sinergia entre os materiais utilizados par a fabricação do compósito, ou seja, se
espera agregar aspectos positivos de ambos os materiais para atender a uma determinada especificação
técnica.
( ) A denominada "fibra de vidro" é um material compósito. Esse tipo de material é composto por uma
matriz epóxi, em que ficam dispostas as fibras de vidro. A energia mecânica é transferida da matriz
polimérica para as fibras.
( ) Uma variedade de insertos para usinagem são fabricados em um material chamado "Widea". Esse
material consiste em um matriz metálica (Co, Ni), em que ficam dispostas partículas de grafite (C). O grafite
na Widea atua como lubrificante de usinagem.
( ) É possível obter propriedades elétricas controladas (supercondutividade) através da adição de partículas
cerâmicas em uma matriz polimérica. As cerâmicas apresentam elétrons livres, o que explica a sua alta
condutividade elétrica.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
A ) V - F - V - F.
B ) F - V - F - V.
C ) V - V - F - F.
D ) F - F - V - V.
4 - Os semicondutores são materiais que apresentam baixa condutividade quando comparados aos metais
condutores. O nível de condutividade desses materiais pode ser ajustado através do controle de impurezas
presentes. Com relação aos semicondutores, assinale a alternativa CORRETA:
A ) O semicondutores propiciaram o desenvolvimento de cabeamentos capazes de conduzir uma elevada
carga elétrica e com baixas perdas.
B ) Os semicondutores são largamento utilizados na fabricação de placas cerâmicas refratárias.
C ) O conhecimento e desenvolvimento dos materiais semicondutores propiciou o desenvolvimento dos
transistores e diodos.
D ) Os semicondutores são caracterizados por metais condutores, em que adiciona-se na matriz metálica
partículas de polímeros termoplásticos.
5 - "Normalmente as ligas de alumínio são leves e macias - em termos metálicos - e apresentam uma
resistência mecânica baixa. No entanto, a equipe de Zhang descobriu duas técnicas capazes de alterar a
microestrutura do alumínio para conferir-lhe maior resistência e ductilidade. O novo alumínio de alta
resistência tornou-se possível pela introdução de 'falhas de empilhamento', que são distorções na estrutura do
cristal - e essas distorções influenciam fortemente as características mecânicas dos metais e ligas. A rede
cristalina de um metal é constituída por sequências repetitivas de camadas atômicas. Se faltar uma camada,
diz-se que há uma falha de empilhamento. Além disso, podem ocorrer as chamadas -'fronteiras gêmeas',
consistindo em duas camadas de falhas de empilhamento. Embora sejam fáceis de serem produzidas em
metais como cobre e prata, essas distorções são difíceis de serem introduzidas no alumínio devido a sua alta
'energia de falha de empilhamento'. A equipe apostou então em um tipo específico de falha de empilhamento,
chamada de fase 9R. 'Você precisa introduzir nanofronteiras gêmeas e fases 9R no alumínio nanogranulado
para aumentar a força e a ductilidade e melhorar a estabilidade térmica', disse o professor Zhang. Foi
exatamente isto o que ele e sua equipe descobriram como fazer - e de duas maneiras diferentes. A primeira
técnica consiste na indução de fases 9R no alumínio - simples ou gêmeas - por choque, o que foi feita
bombardeando filmes de alumínio ultrafinos com microprojéteis minúsculos de dióxido de silício. Na
segunda técnica, a fase 9R e as fronteiras gêmeas foram induzidas no alumínio não por choque, mas pela
introdução de átomos de ferro na estrutura do cristal de alumínio através de um processo chamado
pulverização magnetrônica, ou pulverização catódica. Esta última abordagem é particularmente promissora
porque, como o ferro também pode ser introduzido no alumínio usando outras técnicas, como a fundição, ela
poderá ser ampliada do laboratório para aplicações industriais. 'Estes resultados mostram como fabricar ligas
de alumínio que são comparáveis, ou mesmo mais resistentes, do que os aços inoxidáveis. Há um grande
potencial de impacto comercial nesta descoberta', finalizou Zhang". Sobre o exposto,analise as afirmativas a
seguir:
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I- As ligas de alumínio apresentam baixa densidade quando comparadas aos aços, o que motiva o
desenvolvimento de técnicas que permitam o aumento da sua resistência mecânica. Através de duas técnicas
distintas, a pesquisa demonstrou que é possível obter resistências comparáveis as dos aços inoxidáveis. 
II- O incremento na resistência de ligas de alumínio foi obtido, nesse estudo, através da introdução de falhas
de empilhamento. A introdução dessas distorções na estrutura cristalina é mais difícil nos materiais com
elevada energia de falha de empilhamento. 
III- O estudo demonstrou que é possível obter ligas de alumínio de baixo custo e com propriedades
equivalentes a dos aços inoxidáveis. As falhas de empilhamento características dessas ligas (fases 9R) são
facilmente obtidas pelo processo de fundição, utilizando nanopartículas de Zn. 
IV- As falhas de empilhamento são facilmente introduzidas em metais como o cobre e a prata, pois
apresentam menor energia de falha de empilhamento que o alumínio. Para aumentar a resistência da liga de
alumínio estudada, foi necessário introduzir falhas de empilhamento específicas, chamadas de fases 9R. 
Assinale a alternativa CORRETA:
FONTE: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=aluminio-superforte-superar-
aco-inoxidavel&id=010170180130#.Xv0ZNShKiUk. Acesso em: 1º jul. 2020.
A ) As afirmativas I, II e IV estão corretas.
B ) As afirmativas I e III estão corretas.
C ) As afirmativas II e III estão corretas.
D ) As afirmativas III e IV estão corretas.
6 - O desenvolvimento dos biomateriais pode ser considerado um grande avanço na ciência e tecnologia dos
materiais. O contínuo desenvolvimento desses materiais propicia diversas melhorias na qualidade de vida das
pessoas que utilizam os benefícios gerados pelas pesquisas nessa área. Com relação aos biomateriais,
assinale a alternativa CORRETA:
A ) Os biomateriais são importantes no desenvolvimento de tecnologias mais limpas, considerando a sua
característica de alta biodegradabilidade.
B ) Os plásticos biodegradáveis, classificados como biomateriais, são importantes para o desenvolvimento
sustentável.
C ) São exemplos de biomateriais: próteses ósseas, próteses de silicone e próteses dentárias.
D ) Próteses estéticas, tais como as próteses de silicone, não são consideradas biomateriais.
7 - Os materiais cristalinos são caracterizados por um arranjo espacial de átomos de longo alcance, e que
pode ser descrito por uma fração de sua estrutura, denominada célula unitária. As células unitárias são como
"tijolos", visto que com a junção de inúmeros desses tijolos, podemos construir o material em questão nas
dimensões desejadas. Com relação às células unitárias, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para
as falsas:
( ) De posse do raio atômico do elemento químico e do tipo de estrutura cristalina é possível determinar o
volume de vazio na célula unitária e, consequentemente, estimar a densidade do material cristalino.
( ) O elemento Ferro apresenta, em temperatura ambiente, uma estrutura cúbica simples. Essa estrutura é
caracterizada por um cubo, contendo átomos apenas nas arestas. Assim, o volume de átomos dentro da célula
é igual a um átomo.
( ) Em uma estrutura do tipo cúbica de faces centradas (CFC), o número de coordenação, ou seja, o número
de átomos que estão ligados a cada átomo, é igual a 12. Já em uma estrutura do tipo cúbica de corpo centrado
(CCC) o número de coordenação é 8.
( ) Em um estrutura do tipo CFC, além dos átomos presentes em cada uma das arestas do cubo, a célula
unitária comporta um átomo adicional, posicionado no centro da estrutura cristalina, ligado a cada um dos
átomos das arestas.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
A ) F - V - F - V.
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B ) V - F - V - F.
C ) F - F - V - V.
D ) V - V - F - V.
8 - Os diferentes tipos de materiais apresentam combinações diferentes de átomos. Além do arranjo cristalino
diferente entre diferentes tipos de materiais, dependendo dos átomos envolvidos, haverão ligações químicas
com determinadas características. Com relação às ligações químicas dos materiais, analise as afirmativas a
seguir:
I- As ligações químicas nos materiais podem ser do tipo primária ou do tipo secundária. As ligações
primárias são do tipo iônicas, covalentes ou metálicas.
II- As ligações iônicas são típicas de átomos com baixa diferença de eletronegatividade.
III- As ligações metálicas são caracterizadas pela presença do denominado "mar de elétrons", em que os
elétrons da camada de valência estão livres, não pertencendo a átomos específicos. 
IV- As ligações covalentes envolvem obrigatoriamente um átomo "A" não metálico ligado a um átomo "B"
não metálico.
Assinale a alternativa CORRETA:
A ) As afirmativas I e III estão corretas.
B ) As afirmativas II e IV estão corretas.
C ) Somente a afirmativa I está correta.
D ) As afirmativas I, III e IV estão corretas.
9 - Ao pensarmos em materiais de engenharia, lembramos mais frequentemente dos metais e dos polímeros,
embora os materiais cerâmicos também apresentem aplicações importantes em função de suas características
físico-químicas. Sobre essa classe de materiais, assinale a alternativa CORRETA:
A ) A ruptura frágil das cerâmicas oxidas é explicada em parte pelas suas estruturas cristalinas com
características assimétricas, aliada ao tipo de ligação química predominantemente iônica e covalente.
B ) Uma das vantagens das cerâmicas frente às demais classes de materiais é a sua baixa sensibilidade a
defeitos. Isso significa que os defeitos inseridos no processo de fabricação não provocam interferência
considerável nas propriedades.
C ) Os materiais cerâmicos não apresentam elétrons livres, o que culmina em excelentes propriedades
elétricas, tornando esses tipos de materiais excelentes condutores elétricos.
D ) Os cerâmicos apresentam diversos sistemas de escorregamento, caminhos preferências para a
movimentação de discordâncias. Dessa forma, com a aplicação de tensão mecânica experimentam
pronunciado encruamento.
10 - "Químicos da Universidade de Oulu, na Finlândia, desenvolveram um bioplástico sintético que,
diferentemente dos tradicionais plásticos à base de carbono ou de outros bioplásticos, fornece proteção
contra a radiação ultravioleta (UV) do Sol. O copolímero à base de biomassa evita que a radiação UV passe
graças a sua estrutura baseada em bifuranos/furano, que é um composto produzido pela destilação da
madeira. A transparência do bioplástico é boa o suficiente para aplicações práticas, garante a equipe, como a
cobertura de estufas ou áreas de convivência. Além disso, o material funciona como uma barreira física de 3
a 4 vezes mais forte que a do plástico PET padrão. As matérias-primas utilizadas na produção do
biopolímero são hidroximetilfurfural (HMF) e furfural, que são produtos de biorrefinarias derivados de
celulose e hemicelulose. O experimento mostra que é possível desenvolver bioplásticos com melhores
propriedades do que os plásticos derivados de fósseis produzidos atualmente. A equipe patenteou o material
e está se preparando para ampliar sua escala de produção. Apesar de chamá-lo de "bioplástico ecológico",
contudo, há preocupações quanto a eventuais danos à saúde humana dos furanos". Sobre o exposto,
classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
( ) De acordo com o texto, o material desenvolvido se apresenta três a quatro vezes mais eficiente como
barreira para radiação UV quando comparado ao politetrafluoretileno.
( ) Os pesquisadores batizaram o material como "bioplástico ecológico", utilizando como argumento a
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utilizando de matérias-primas que não são derivadas de origem fóssil, como o petróleo.
( ) Apesar da não utilização de materiais de origem fóssil, o bioplástico desenvolvido apresenta outras
características que precisam ser consideradas, tendo em vista a possível influência dos furanos na saúde
humana.
() De acordo com o texto, o material desenvolvido apresenta-se como um barreira física para radiação UV,
com propriedades de três a quatro vezes superiores ao melhor material disponível no mercado para esse tipo
de aplicação.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
FONTE: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=criado-bioplastico-protege-
contra-radiacao-uv&id=010160200323#.Xpecb8hKiUk. Acesso em: 15 abr. 2020.
A ) V - V - V - F.
B ) F - V - V - F.
C ) V - F - F - V.
D ) F - F - V - V.