Unidade V

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Tópicos de 
Ciências Exatas
Material Teórico
Responsável pelo Conteúdo:
Prof. Me. Vinícius Azevedo Borges
Revisão Textual:
Prof.ª Dr.ª Luciene Oliveira da Costa Granadeiro
Tópicos de Ciência dos Materiais
• Introdução;
• Estados da Matéria;
• Tipos de Materiais;
• Propriedades Mecânicas;
• Materiais de Alta Tecnologia.
• Compreender os conceitos básicos envolvidos no desenvolvimento de ciências exatas.
OBJETIVO DE APRENDIZADO
Tópicos de Ciência dos Materiais
Orientações de estudo
Para que o conteúdo desta Disciplina seja bem 
aproveitado e haja maior aplicabilidade na sua 
formação acadêmica e atuação profissional, siga 
algumas recomendações básicas: 
Assim:
Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte 
da sua rotina. Por exemplo, você poderá determinar um dia e 
horário fixos como seu “momento do estudo”;
Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma 
alimentação saudável pode proporcionar melhor aproveitamento do estudo;
No material de cada Unidade, há leituras indicadas e, entre elas, artigos científicos, livros, vídeos 
e sites para aprofundar os conhecimentos adquiridos ao longo da Unidade. Além disso, você tam-
bém encontrará sugestões de conteúdo extra no item Material Complementar, que ampliarão sua 
interpretação e auxiliarão no pleno entendimento dos temas abordados;
Após o contato com o conteúdo proposto, participe dos debates mediados em fóruns de discus-
são, pois irão auxiliar a verificar o quanto você absorveu de conhecimento, além de propiciar o 
contato com seus colegas e tutores, o que se apresenta como rico espaço de troca de ideias e de 
aprendizagem.
Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte 
Mantenha o foco! 
Evite se distrair com 
as redes sociais.
Mantenha o foco! 
Evite se distrair com 
as redes sociais.
Determine um 
horário fixo 
para estudar.
Aproveite as 
indicações 
de Material 
Complementar.
Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma 
Não se esqueça 
de se alimentar 
e de se manter 
hidratado.
Aproveite as 
Conserve seu 
material e local de 
estudos sempre 
organizados.
Procure manter 
contato com seus 
colegas e tutores 
para trocar ideias! 
Isso amplia a 
aprendizagem.
Seja original! 
Nunca plagie 
trabalhos.
UNIDADE Tópicos de Ciência dos Materiais
Introdução
O conhecimento dos tipos de materiais existentes, suas propriedades mecâni-
cas, elétricas, óticas e térmicas são essenciais para a engenharia, para fabricação 
de novos produtos, melhorias em produtos existentes, aplicações em situações es-
pecíficas, em que a exigência de determinada propriedade é fundamental para a 
viabilidade do projeto.
A ciência e engenharia de materiais estudam e desenvolvem novos materiais e 
combinações de materiais a fim de proporcionar à indústria as melhores proprieda-
des a custos razoáveis para aplicação. O equilíbrio entre a qualidade e o custo é o 
que define se algum tipo de material será útil comercialmente ou não. Dessa forma, 
para compreendermos o comportamento dos materiais em diferentes situações, é 
necessário um bom conhecimento de física e química, que permite uma análise ma-
croscópica, microscópica e em nível atômico e molecular dos diferentes compostos 
e interações entre eles.
A importância dos materiais é evidenciada através da história, que divide perío-
dos em função do tipo de material mais utilizado pela humanidade, como Idade da 
Pedra, Idade do Bronze e Idade do Ferro. Nesses períodos, a escolha dos materiais 
para confecção dos utensílios era baseada na função da peça e na dureza do mate-
rial. Para a confecção de armas, por exemplo, as opções disponíveis eram pedras, 
madeira e ossos. Uma flecha poderia ser produzida de madeira, mas, ao adicionar 
uma pedra em sua ponta, ela se tornava mais eficiente.
Figura 1 – Ponta de flecha da Idade do Bronze
Fonte: Wikimedia Commons
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O domínio do fogo possibilitou o conhecimento e uso de cerâmicas e, posterior-
mente, metais e ligas metálicas. As cerâmicas foram de extrema importância para 
a estocagem e transporte de alimentos.
Figura 2 – Arco de Marco Aurélio na Líbia
Fonte: Wikimedia Commons
Conforme as civilizações se formavam e cresciam, as cidades começaram a sur-
gir. Hoje podemos identificar estruturas e formas arquitetônicas de várias dessas 
civilizações e culturas. Uma estrutura simples, porém, de grande importância até 
mesmo para as construções modernas, é o arco romano, uma estrutura de pedra 
capaz de suportar cargas elevadas, muito utilizada na construção de pontes, portais, 
passarelas e diversas outras estruturas. Como as pedras suportam muita tensão de 
compressão, vários desses arcos antigos foram construídos sem a necessidade de 
nenhum elemento de liga, apenas pedras empilhadas e encaixadas.
As guerras antigas, assim como as últimas grandes guerras, foram definidas pelo 
desenvolvimento tecnológico. Quando as armas disponíveis são arcos, flechas e 
espadas, o tipo de material utilizado para confecção dessas armas é o fator determi-
nante para a vitória. Nesse cenário, as espadas Katanas, utilizadas pelos samurais, 
mostraram-se as mais eficientes, devido à maneira como eram processadas, com 
o uso de conformações mecânicas a frio e a quente, aquecimentos e resfriamentos 
controlados. Essas espadas eram capazes de se envergar e voltar na mesma posi-
ção, sem entortar, e desferir golpes sem se quebrar ou danificar a lâmina.
Katana Samurai: https://youtu.be/Ewh5rUfW1Q4
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UNIDADE Tópicos de Ciência dos Materiais
Com a descoberta da pólvora, as guerras começaram a mudar seu formato. 
A aproximação do inimigo podia ser evitada, e as estratégias tiveram de ser rein-
ventadas. Mais recentemente, a descoberta da radiação e dos materiais radioativos 
proporcionou novos tipos de armas, com poder de destruição capaz de chocar o 
mundo na Segunda Guerra Mundial.
Figura 3 – Teste nuclear realizado em 1953
Fonte: Wikimedia Commons
O recente avanço tecnológico e crescimento científico no estudo de escalas cada 
vez menores proporciona atualmente o uso e desenvolvimento de nanomateriais, 
que incorporam comportamentos quânticos às propriedades dos materiais.
Estados da Matéria
Também chamados de fases da matéria, os estados físicos da matéria são com-
preendidos como um conjunto de propriedades que os materiais podem apresentar 
em nível macroscópico. A principal propriedade que define o estado de algum ob-
jeto é a velocidade do movimento de suas partículas.
Os estados físicos clássicos em que uma substância pode ser classificada são: 
sólido, líquido e gasoso. Mas esses não são os únicos estados físicos existentes. 
Com o auxílio da física de partículas e mecânica quântica, outros estados podem 
ser citados, como o plasma, a água superiônica, o supersólido e o condensado 
de bose-einstein.
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Quando um corpo se encontra em estado sólido, suas moléculas possuem uma 
forte ligação entre elas, e quase não se movimentam através do material. Dizemos 
que suas moléculas mantêm sua posição relativa em relação ao corpo. Isso permite 
que um corpo em estado sólido mantenha sua forma.
Figura 4 – Amostra de gelo (água em estado sólido)
Fonte: Wikimedia Commons
Uma substância em estado líquido apresenta ligações mais fracas entre suas 
moléculas que corpos em estado sólido. Assim, suas moléculas são capazes de se 
deslocar através da substância, e dizemos que um líquido não possui forma definida, 
ou possuirá a forma do recipiente em que se encontra. Mesmo assim, o volume 
total da substância permanece o mesmo independente da forma que assuma.
Figura 5 – O líquido assume a forma do recipiente
Fonte: Wikimedia Commons
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UNIDADE Tópicos de Ciência dos Materiais
Em estado gasoso, as moléculas de uma substância não possuem força de atra-
ção, podendo variar sua forma e volume livremente. Dentre os três estados físicos 
clássicos (sólido, líquido e gasoso), o estado gasoso é o que apresenta maior veloci-
dade de movimento dasmoléculas.
Figura 6 – Gás é formado por moléculas que se deslocam livremente
Fonte: Wikimedia Commons
As substâncias podem assumir qualquer desses estados físicos, dependendo de 
certas condições de pressão e temperatura. Veja na Figura 7, por exemplo, o dia-
grama de estados físicos da água. Nesse gráfico é possível identificar as condições 
favoráveis para que a água seja sólida, líquida ou gasosa, ou ainda uma combinação 
desses estados. Podemos ver que, em pressões mais altas, a tendência ao estado 
sólido é maior que ao estado líquido, e ao estado líquido é maior do que ao gasoso. 
A temperatura influencia de maneira inversa. A fase sólida é encontrada em tem-
peraturas mais baixas, a fase gasosa em temperaturas mais altas e a fase líquida em 
temperaturas intermediárias.
Temperatura
Pr
es
sã
o
ponto triplo
ponto crítico
pressão crítica
Pcr
temperatura
crítica
Tcr
fase sólida
fase
líquida
fase gasosa
líquido 
compressível
Ptp
Ttp
vapor superaquecido
fluído supercrítico
Figura 7 – Diagrama de estados físicos da água
Fonte: Wikimedia Commons
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Dessa maneira, se tomarmos um cubo de gelo a uma temperatura abaixo de 0°C 
e o aquecermos mantendo uma pressão constante, transformaremos esse cubo de 
gelo em água líquida e, aquecendo o suficiente, ela poderá se transformar em vapor.
Esse diagrama ainda identifica regiões onde são encontrados mais de um estado 
físico da água. Caso as condições de pressão e temperatura se encontrem sobre 
a linha vermelha, é possível encontrar as fases sólida e gasosa coexistindo. Se as 
condições coincidirem com alguma configuração da linha azul, então coexistirão as 
fases líquida e gasosa. Caso as condições correspondam às da linha verde, serão 
encontradas as fases sólida e líquida. No ponto triplo, as condições de temperatu-
ra e pressão proporcionam a coexistência dos três estados físicos, sendo possível 
encontrar gelo sólido, água líquida e vapor, todos juntos. O ponto crítico indica 
uma condição extrema, a partir da qual não é possível definir o limite de fases. 
Quaisquer condições de temperatura e pressão acima do ponto crítico poderão 
apresentar os estados líquido e vapor.
Mudanças de fase – Entenda o diagrama de fases.
Disponível em: https://youtu.be/chM7vw6RwPIE
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As mudanças de estado físico das substâncias são denominadas de acordo com o es-
tado inicial e o estado final da transformação. Para as transformações clássicas, temos:
• Fusão: indica uma transformação do estado sólido para o estado líquido;
• Vaporização: indica uma transformação do estado líquido para o estado gasoso;
• Sublimação: indica uma transformação do estado sólido diretamente para o 
estado gasoso;
• Condensação: indica uma transformação do estado gasoso para o estado líquido;
• Solidificação: indica uma transformação do estado líquido para o estado sólido;
• Ressublimação ou sublimação inversa: indica uma transformação do estado 
gasoso diretamente para o estado sólido.
Ponto triplo Ciclo-Hexano: https://youtu.be/KGyC47CtaFc
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O conhecimento das propriedades dos materiais envolve a compreensão de 
como eles se comportam em diferentes temperaturas e pressões. Isso é de extrema 
importância na concepção de projetos e escolha de quais materiais empregar.
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UNIDADE Tópicos de Ciência dos Materiais
Tipos de Materiais
Os materiais podem ser classificados de acordo com propriedades específicas. 
Podemos diferenciar os materiais de acordo com a condutividade elétrica, com o 
arranjo dos átomos e moléculas em sua estrutura, com os tipos de átomos ou li-
gações presentes no material, com os processos térmicos realizados no material e 
várias outras classificações.
Os elementos químicos, que dão origem às substâncias e materiais puros, são 
classificados em quatro grupos, de acordo com a distribuição dos elétrons de seus 
átomos, podendo ser metais, semimetais, não metais e gases nobres.
Figura 8 – Classificação periódica dos materiais
Fonte: Wikimedia Commons
A classificação mais usual para a ciência e engenharia dos materiais agrupa 
as substâncias em grupos com características similares. Essa classificação não é 
absoluta, podendo apresentar variações entre diferentes autores. Mas as principais 
classes são: metais, cerâmicas, polímeros e compósitos. Outras classes que costu-
mam aparecer são: biomateriais, nanomateriais, semicondutores e superconduto-
res, porém, essas classificações podem ser alocadas, de acordo com o conjunto de 
propriedades analisadas, nas classes principais.
Os metais, ou materiais metálicos, podem ser substâncias puras (compostas de 
apenas um elemento), como ouro, cobre e alumínio, mas geralmente são utilizados 
na forma de ligas, onde mais de um elemento é utilizado. Devido à sua ligação 
do tipo metálica, na qual os elétrons podem se movimentar livremente através 
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do material, os metais são considerados bons condutores elétricos e térmicos.
Quanto às propriedades óticas, são opacos, bloqueando a passagem de luz, e quan-
do recebem polimento na camada superficial, em geral, tornam-se bons refletores 
luminosos, o que lhes confere a característica de brilho.
Figura 9 – Pedaço de alumínio, material metálico
Fonte: Wikimedia Commons
Outras características importantes que os metais possuem para a engenharia 
são relacionadas à resistência mecânica. São maleáveis, deformáveis e bastante re-
sistentes à tração e compressão, o que os torna bastante úteis e muito empregados 
em projetos estruturais. Em geral, não possuem boa resistência a intempéries, o 
que pode prejudicar seu uso em ambientes abertos, expostos à umidade e salinida-
de. Mesmo assim, conhecendo essas fragilidades dos metais, é possível protegê-los 
de corrosões de várias maneiras, dependendo do tipo de uso.
Figura 10 – Estrutura metálica de uma ponte
Fonte: Wikimedia Commons
As cerâmicas geralmente são compostas por uma combinação de ele-
mentos metálicos com não metálicos, podem ser óxidos, carbetos e nitretos.
Possuem, normalmente, baixa capacidade de condução elétrica e térmica, devido à 
natureza de suas ligações químicas, majoritariamente iônicas. Possuem alta dureza, 
porém, são frágeis, sendo bastante resistentes a tensões de compressão, mas não 
resistindo muito bem a trações. Por outro lado, são bastante resistentes às condi-
ções de ambientes severos, como umidade e salinidade.
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UNIDADE Tópicos de Ciência dos Materiais
Devido a suas propriedades, as cerâmicas são usadas há milhares de anos na 
construção de casas. Enriquecido com palha, que melhora sua resistência à tração, o 
barro ou argila era utilizado para a fabricação de tijolos em várias civilizações antigas.
Materiais cerâmicos são utilizados para os mais diversos fins, desde a construção 
civil, decoração até a indústria eletrônica, aeronáutica e aeroespacial. Devido à re-
sistência a altíssimas temperaturas, as cerâmicas são uma escolha bastante razoável 
para o revestimento de veículos espaciais sujeitos à ação do atrito na reentrada da 
atmosfera terrestre.
Real World – Space Shuttle Thermal Protection System: https://youtu.be/RJzyB_qEWyU
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Os polímeros, conhecidos vulgarmente como plásticos e borrachas, são compos-
tos orgânicos, constituídos basicamente de carbono, hidrogênio e outros elementos 
não metálicos, unidos através de ligações covalentes. Esses compostos formam mo-
léculas grandes, com propriedades de isolamento elétrico e térmico e propriedades 
mecânicas bastante variadas.
Devido à ampla variação nas propriedades mecânicas dos polímeros, eles têm 
sido largamente utilizados na indústria. O policarbonato, por exemplo, que é flexível 
e possui alta resistência a impactos, é bastante utilizado em coberturas residenciais, 
componentes para a indústria aeronáutica e alguns tipos de blindagem. O policlo-
reto de vinila, conhecido como PVC, está presente em embalagens, componentes 
de hidráulica, portas, persianas e várias outras aplicações.
Policarbonato – teste balistico MSP Blindagem: https://youtu.be/TM2ebdPEXAs
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Os polímeros são divididos em termoplásticos, termofixos e elastômeros. 
Os elastômeros são as borrachas, utilizadas em pneus, câmaras de ar e mangueiras. 
Materiais termoplásticos possuem a propriedade de se fundir com o aumento da 
temperatura, tornando-se moldáveis e recicláveis. Os termofixos não possuem essa 
propriedade. Ao aumentar a temperatura de um material termofixo, ele permane-
cerá rígido até o ponto de degradação, onde ocorre a quebra das ligações de sua 
estrutura, e o material perde suas propriedades.
Materiais compósitos são uma combinação entre, pelo menos, dois dos outros ti-
pos de materiais (metais, cerâmicos ou polímeros), que formam fases, chamadas de 
matriz e reforço. A matriz é uma fase contínua, ou seja, é possível ligar dois pontos 
distantes de um mesmo material compósito sem que seja necessário atravessar a 
fase de reforço. O reforço, como o próprio nome sugere, é uma fase que, na com-
binação dos materiais, fornece melhorias nas propriedades mecânicas.
O uso de compósitos não é novidade. Aliás, a própria natureza nos fornece 
compósitos em praticamente todos os organismos vivos. Ossos são compósitos, 
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formados por cálcio (cerâmico) e colágeno (polímero), que equilibram a resistência 
mecânica com a flexibilidade necessária para suas funções. Madeira, órgãos e teci-
dos são outros exemplos de compósitos biológicos.
Atualmente, os compósitos são muito utilizados na indústria onde é exigida alta 
performance, redução de peso, aumento de resistência, mesmo com aumento de 
custos com os materiais e com processamento.
Figura 11 – Tecido de fi bra de carbono
Fonte: Wikimedia Commons
Propriedades Mecânicas
O principal motivo de se conhecer as propriedades dos materiais é a correta 
escolha para aplicações em projetos e fabricação. Vários ensaios são realizados em 
peças do material de estudo a fim de definir suas propriedades.
As principais propriedades mecânicas que definem um material são sua resis-
tência à tração, resistência à compressão, elasticidade, ductilidade, fadiga, dureza e 
tenacidade. Essas propriedades indicam como o material escolhido responderá às 
especificações do projeto.
A resistência à tração é a capacidade do material de suportar esforços de tração, 
o mesmo que ocorre, por exemplo, em uma corda numa brincadeira de cabo de 
guerra, ou em cabos de aço que sustentam uma ponte suspensa.
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UNIDADE Tópicos de Ciência dos Materiais
Figura 12 – Ponte suspensa Golden Gate
Fonte: Wikimedia Commons
Um material resistente à tração não é necessariamente resistente à compres-
são e vice-versa. A resistência à compressão implica na capacidade de o material 
suportar esforços que o comprimem, como ocorre nos pilares das construções. O 
concreto, por exemplo, que possui grande resistência à compressão, não suporta 
tensões de tração. Já o aço possui grande resistência à tração, por isso as estruturas 
de concreto utilizadas na construção civil são compostas também por uma armadu-
ra de aço. Uma viga, por exemplo, que precisa suportar uma carga distribuída sobre 
ela, precisa resistir à tração na porção superior da viga e à compressão na porção 
inferior, devido à deformação da viga.
Figura 13 – Deformação de uma figa com carga transversal distribuída uniformemente
Fonte: Wikimedia Commons
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As tensões e deformações de um material descrevem um gráfico muito impor-
tante para a análise de resistência. A chamada curva tensão-deformação é constru-
ída a partir de vários ensaios realizados de tração e/ou compressão.
Figura 14 – Exemplo de curva tensão-deformação
Fonte: Wikimedia Commons
Nesse gráfico da Figura 14, é possível identificar pontos e regiões importantes. 
O ponto 2 indica uma transição do regime elástico, para o regime plástico. No 
regime elástico, o corpo se deforma devido à aplicação de uma tensão, porém, ao 
se retirar a tensão, o corpo retorna ao seu formato original. No regime plástico, o 
corpo se deforma quando submetido a uma tensão, porém, ao se retirar a tensão, 
ele não retornará à sua forma inicial, a deformação que ocorre no regime plástico 
é irreversível. O ponto 3 é chamado de ponto de ruptura, e define a tensão neces-
sária para se romper o material.
A elasticidade é a propriedade dos materiais de se deformar de forma reversí-
vel, ou seja, voltar ao seu formato inicial, como ocorre com uma vara de pesca. A 
elasticidade de um material é definida como o quanto ele se deforma quando uma 
tensão é aplicada. Outra propriedade parecida é a de resiliência. Essa, porém, é 
definida como a quantidade de energia que o material acumula quando são exigidos 
mecanicamente até se romperem.
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UNIDADE Tópicos de Ciência dos Materiais
Figura 15 – Vareta vibrando devido à sua elasticidade
Fonte: Wikimedia Commons
A capacidade de um material suportar deformação até o momento da fratura 
define sua propriedade de ductilidade. Materiais que se deformam quando subme-
tidos a uma tensão de tração são considerados muito dúcteis, enquanto os que se 
rompem com pouca ou nenhuma deformação são chamados de materiais frágeis. 
Em geral, os materiais cerâmicos são considerados frágeis, pois não suportam al-
tas tensões de tração, e se rompem praticamente sem se deformar. Nos metais, a 
ductilidade garante a possibilidade de se deformar tanto o material até o ponto de 
se fabricarem fios.
Quando um material é submetido a vários ciclos repetidos de tensão e defor-
mação, ele pode romper com tensões abaixo da sua tensão padrão de resistência 
mecânica. Esse tipo de falha acontece devido à fadiga, um fenômeno comum em 
peças estruturais ou máquinas, que são exigidas repetidas vezes ou por longos perí-
odos. Em torno de 95% das falhas em peças que estão em serviço ocorrem devido 
à fadiga.
Ensaios de materiais – 15 ensaio de fadiga: https://youtu.be/l6CkNgB-FqU
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Sabemos que existem materiais mais duros que outros. A dureza é definida como 
a capacidade de um material riscar o outro. Existem várias normas diferentes de 
ensaios para determinar a dureza dos materiais, mas a maioria envolve o impacto 
de uma ponta de material com alta dureza contra o material que se está testando. 
A Figura 16 mostra uma representação de um ensaio desse tipo, conhecido como 
ensaio de dureza Vickers. Sabendo a intensidade de força utilizada no impacto e 
medindo as dimensões da marca deixada no material de teste, o material é classifi-
cado de acordo com uma tabela de referência.
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Figura 16 – Ensaio de dureza Vickers
Fonte: Wikimedia Commons
Tenacidade é uma propriedade definida como a energia mecânica necessária 
para que um material se rompa, e pode ser calculada como a área sob a curva de 
tensão-deformação de um material, conforme mostrado na Figura 17.
Figura 17 – Cálculo da tenacidade através da área da curva tensão-deformação
Fonte: Wikimedia Commons
A propriedade de tenacidade é capaz de classificar os materiais em frágeis (baixa 
tenacidade, como as cerâmicas), maleáveis (podem ser deformados e transforma-
dos em lâminas), dúcteis (podem ser deformados e transformados em fios), flexíveis 
(podem ser dobrados mantendo a forma após a dobra), elásticos (podem ser dobra-
dos, mas retornam à forma anterior).
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UNIDADE Tópicos de Ciência dos Materiais
Materiais de Alta Tecnologia
Os avanços tecnológicos exigem, cada vez mais, materiais com propriedades 
mais específicas ou conjuntos de propriedades geralmente não encontradas em 
materiais simples. A utilização de materiais compósitos cresce exponencialmente 
na indústria, principalmente aquela que trabalha com peças e componentes de 
alto desempenho.
Outras classes de materiais têm apresentado grande importância nas últimas 
décadas. Entre elas, podemos destacar os materiais semicondutores, biomateriais, 
nanomateriais e supercondutores.
Os materiais semicondutores, essenciais para os avanços da microeletrônica e 
eletrônica digital, são classificados como cerâmicas, devido à sua composição e liga-
ções iônicas, além das propriedades mecânicas. Porém, ofato de se comportarem 
como materiais isolantes ou condutores em situações distintas e de maneira con-
trolável garantiu a aplicação desse tipo de material e seu rápido desenvolvimento e 
redução de custos de processamento. Um simples processador de celular contém 
centenas de milhões de transistores. Se pensarmos por esses números, um apare-
lho celular nem é tão caro assim.
Figura 18 – Processador Intel 945GMS
Fonte: Wikimedia Commons
Os biomateriais são materiais naturais ou artificiais que agem em sistemas bioló-
gicos com a função de substituir tecidos ou órgãos. Nessa categoria, encontramos 
as próteses, órteses, implantes, marcapassos, entre outras aplicações. Materiais 
utilizados em conjunto com sistemas biológicos devem possuir como principal ca-
racterística a biocompatibilidade, que implica não ser rejeitado pelo sistema bioló-
gico e cumprir com a função do órgão ou tecido original da forma mais próxima 
do natural.
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Figura 19 – Válvulas cardíacas mecânicas
Fonte: Wikimedia Commons
Ciência Sem Limites | Biomateriais para regeneração tecidual: https://youtu.be/ETo-qSrQe5U
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Com a busca pela miniaturização de equipamentos e peças, não demorou muito 
para que necessitássemos de componentes em escalas nanométricas, o que deu 
origem aos nanomateriais. Esses materiais são assim chamados quando, ao menos, 
uma de suas dimensões possui escala nanométrica, como no caso das nanofibras 
de carbono, por exemplo.
A nanotecnologia traz soluções interessantes para a indústria devido às intera-
ções atômicas e moleculares que ocorrem com materiais nessa escala, onde fenô-
menos quânticos ocorrem. Ainda é uma área que não é completamente dominada 
e nem todos os fenômenos detectados são comprovados ou reproduzíveis, mas 
muitos estudos são realizados a fim de se tirar proveito desses fenômenos quânticos.
Figura 20 – Estrutura molecular do fulereno
Fonte: Wikimedia Commons
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UNIDADE Tópicos de Ciência dos Materiais
Os materiais supercondutores, assim como os nanomateriais, ainda são mais al-
vos de estudos e pesquisas do que aplicações. Um material supercondutor é aquele 
capaz de conduzir corrente elétrica sem absolutamente nenhuma perda de energia. 
Infelizmente, ainda não somos capazes de produzir materiais supercondutores que 
sejam viáveis nas condições normais de temperatura e pressão, apenas para testes 
em laboratórios. Esse tipo de material, porém, apresenta grandes promessas para 
o futuro dos transportes, comunicações e soluções para economia de energia.
Figura 21 – Ímã levitando sobre um material supercondutor
Fonte: Wikimedia Commons
Supercondutores: https://youtu.be/BHW1YdGY-00
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Material Complementar
Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade:
 Sites
Ciência dos Materiais Multimídia
http://bit.ly/2B9pHHB
 Livros
Compósitos estruturais: ciência e tecnologia
NETO, F. L.; PARDINI, L. C. Compósitos estruturais: ciência e tecnologia. São 
Paulo: Edgard Blucher, 2016.
Mecânica dos Materiais
BEER, F. P. et al. Mecânica dos Materiais. 7. ed. Porto Alegre: AMGH Editora, 2015.
Ciência e engenharia de polímeros
RUDIN, A.; CHOI, P. Ciência e engenharia de polímeros. Rio de Janeiro: Elsevier 
Brasil, 2016.
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UNIDADE Tópicos de Ciência dos Materiais
Referências
ASKELAND, D. R.; PHULÉ, P. P. Ciência e engenharia dos materiais. São 
Paulo: Cengage, 2011. 648 p.
ATKINS, P. W.; PAULA, J. de. Físico-química. 10. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2018. 2 v.
CALLISTER JUNIOR, W. D.; RETHWISCH, D. G. Ciência e engenharia de 
materiais: uma introdução. 9. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2016. 882 p.
PINHEIRO, A. C. da F. B.; CRIVELARO, M. Fundamentos de resistência dos 
materiais. Rio de Janeiro: LTC, c2016. 193 p.
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