A maior rede de estudos do Brasil

Grátis
75 pág.
Notas_de_aula_Ivani_2010_2

Pré-visualização | Página 2 de 7

mas são usados em cerâmicas de forma equivalente a metais
28
S
. 
P
ac
io
rn
ik
 –
D
E
M
a 
P
U
C
-R
io
Covalente
Metálica Secundária
Iônica
Metais
Polímeros
Semicondutores
Cerâmicas e vidrosCerâmicas e vidros
Ligações químicas: Primárias (de alta energia)
Cerâmicas e Ligações Químicas
29
S
. 
P
ac
io
rn
ik
 –
D
E
M
a 
P
U
C
-R
io
Ligação Iônica
Na
Cl cátion
Cl
-
anion
Os íons se ligam devido à atração coulombiana
entre cargas opostas
Ligação Covalente
Cl Cl
Cl - Cl
Um elétron de cada átomo é compartilhado com o 
outro, gerando uma camada completa para ambos
Na+
30
S
. 
P
ac
io
rn
ik
 –
D
E
M
a 
P
U
C
-R
io
Ex: Alumina porosa e não-porosa
A presença de poros causa espalhamento de 
luz e o material se torna opaco.
50 µm 50 µm
A eliminação dos poros através da adição de 
0,1% de MgO gera um material translúcido.
Lâmpada
de vapor de sódio.
O gás em alta temperatura 
(1000ºC) é guardado dentro de 
um cilindro translúcido de 
alumina.
Grão ou 
cristal
Poli-cristal
Poros
31
S
. 
P
ac
io
rn
ik
 –
D
E
M
a 
P
U
C
-R
io
Polímeros
• Características básicas
 A maioria dos polímeros é sintética (feitos pelo homem)
 Polímero mais abundante é natural: celulose
 Materiais altamente moldáveis
 Baixa densidade 
 Em geral são menos resistentes do que metais e cerâmicas
Pneus sem ar
32
S
. 
P
ac
io
rn
ik
 –
D
E
M
a 
P
U
C
-R
io
Os polímeros na tabela periódica
Principais elementos formadores dos materiais poliméricos
33
S
. 
P
ac
io
rn
ik
 –
D
E
M
a 
P
U
C
-R
io
Termoplásticos
Moldável com o aumento da 
temperatura
Termorrígidos
Não é moldável com a temperatura
Polímeros
34
S
. 
P
ac
io
rn
ik
 –
D
E
M
a 
P
U
C
-R
io
Compósitos
• Combinação de metais, cerâmicas e polímeros
Metais
Polímeros Cerâmicos
Compósitos
Concreto Fibra de vidro Ti/SiC
35
S
. 
P
ac
io
rn
ik
 –
D
E
M
a 
P
U
C
-R
io
Objetivo: flutuar
Propriedade: Baixa densidade
Espuma
Polímero impermeável
Compósitos
• Objetivo
 Fabricar uma estrutura de engenharia com 
propriedades/características que não seriam obtidas usando 
cada material separadamente.
36
S
. 
P
ac
io
rn
ik
 –
D
E
M
a 
P
U
C
-R
io
Semicondutores
• Propriedades básicas
 Todos os componentes 
eletrônicos do computador
 Condutividade finamente 
controlada pela presença de 
impurezas - dopantes.
 Podem ser combinados entre 
si para gerar propriedades 
eletrônicas e óticas “sob 
medida”.
 São a base da tecnologia de 
opto-eletrônica - lasers, 
detetores, circuitos integrados 
óticos e células solares.
história dos chips
37
S
. 
P
ac
io
rn
ik
 –
D
E
M
a 
P
U
C
-R
io
Os semicondutores na tabela periódica
Quando combinados entre si (coluna III-V e II-VI) os metais (quadrados 
claros) assumem propriedades semicondutoras.
38
S
. 
P
ac
io
rn
ik
 –
D
E
M
a 
P
U
C
-R
io
Biomateriais
• Os biomateriais podem ser metálicos, cerâmicos, poliméricos ou
compósitos, usados em sistemas vivos.
• Característica básica: biocompatibilidade
 Podem atuar dentro de um organismo hospedeiro sem disparar uma resposta
imune. Se o biomaterial dispara a resposta imune, ele será rejeitado pelo 
corpo.
• Os biomateriais podem ser sub-divididos em
 Biomateriais estruturais (ou inertes): cuja principal função é dar um suporte 
físico para o corpo.
 Biomateriais funcionais (ou ativos): que realizam uma função no corpo, 
diferente da sustentação física.
39
S
. 
P
ac
io
rn
ik
 –
D
E
M
a 
P
U
C
-R
io
Nano-Materiais
• Desenvolvimento de pesquisa e tecnologia no nível atômico 
ou molecular na escala de aproximadamente 1-100nm.
• Criação e uso de estruturas, dispositivos e sistemas que 
possuem novas propriedades e funções por causa de suas 
dimensões nanométricas.
• Habilidade de controlar e manipular na escala atômica.
40
S
. 
P
ac
io
rn
ik
 –
D
E
M
a 
P
U
C
-R
io
Aplicações Possíveis
• Criar materiais mais leves e mais resistentes do que metais e
plásticos, para prédios, automóveis, aviões;
• Economia de energia, proteção ao meio ambiente, menor
uso de matérias primas escassas, são possibilidades muito
concretas dos desenvolvimentos em nanotecnologia que
estão ocorrendo hoje e podem ser previstas.
41
S
. 
P
ac
io
rn
ik
 –
D
E
M
a 
P
U
C
-R
io
Aplicações Possíveis
• Aumentar espetacularmente a capacidade de armazenamento e 
processamento de dados dos computadores; 
• Criar novos mecanismos para entrega de medicamentos, mais 
seguros e menos prejudiciais ao paciente dos que os 
disponíveis hoje; 
42
S
. 
P
ac
io
rn
ik
 –
D
E
M
a 
P
U
C
-R
io
Naturais Artificiais
A Escala das coisas
43
S
. 
P
ac
io
rn
ik
 –
D
E
M
a 
P
U
C
-R
io
Ciência e Engenharia de Materiais
Aplicações
Propriedades
Microestrutura e Composição
(Atômica ou Molecular)
Síntese e
Processamento
44
S
. 
P
ac
io
rn
ik
 –
D
E
M
a 
P
U
C
-R
io
Materiais em uma lâmpada incandescente
Vidro
Solda
de Pb-Sn
Isolante cerâmico
Filamento
de W
Al recoberto com Sn
Liga de Cobre
Placa de cobre
45
S
. 
P
ac
io
rn
ik
 –
D
E
M
a 
P
U
C
-R
io
Estudo de Caso 1
Aços especiais para a 
fabricação de carrocerias 
Ref. Callister caps. 3, 4, 11
46
S
. 
P
ac
io
rn
ik
 –
D
E
M
a 
P
U
C
-R
io
Emprego dos Aços
Samsung
WF337
56 andares e 
17 horas de incendio 
47
S
. 
P
ac
io
rn
ik
 –
D
E
M
a 
P
U
C
-R
io
Emprego dos Aços (cont.)
48
S
. 
P
ac
io
rn
ik
 –
D
E
M
a 
P
U
C
-R
io
Emprego dos Aços (cont.)
49
S
. 
P
ac
io
rn
ik
 –
D
E
M
a 
P
U
C
-R
io
Aços na Indústria Automobilística
• Em meados da década de 90 Bill Clinton e Al Gore 
colocaram um desafio para a indústria automobilística 
americana: 
 Um carro que percorresse 33km com 1 litro de gasolina, até 
2004 ! 
50
S
. 
P
ac
io
rn
ik
 –
D
E
M
a 
P
U
C
-R
io
O Projeto ULSAB
• Um consórcio mundial do qual participam 32 
siderúrgicas.
 UltraLight Steel Auto Body – Carroceria de aço ultra leve
 Redução de peso e manutenção da segurança
 Link
51
S
. 
P
ac
io
rn
ik
 –
D
E
M
a 
P
U
C
-R
io
ULSAB x Convencional
11.71%
9.69%
8.27%
9.99%
54.49%
5.85%
 
 
 Fluidos
 Aço
 Ferro Fundido
 Metais Nao Ferrosos
 Plasticos
 Outros Materiais
Carros Convencionais 
12.36%
12.66%
6.43%4.72%
59.8%
4.02%
 Fluidos
 Aço
 Ferro Fundido
 Metais Nao Ferrosos
 Plasticos
 Outros Materiais
 
 
Carros ULSAB
http://www.steeluniversity.org/
52
S
. 
P
ac
io
rn
ik
 –
D
E
M
a 
P
U
C
-R
io
Resultados
• Classe-C • PNGV – Partnership for a 
New Generation of Vehicles
53
S
. 
P
ac
io
rn
ik
 –
D
E
M
a 
P
U
C
-R
io
Visão Explodida do Monobloco
54
S
. 
P
ac
io
rn
ik
 –
D
E
M
a 
P
U
C
-R
io
Diversidade de Aços Utilizados
55
S
. 
P
ac
io
rn
ik
 –