Lista 1 - Carolina Marangoni e Mariana Valim

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS 
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DE TECNOLOGIA 
GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
Processamento de Materiais Cerâmicos 
Lista 1 
 
 
 
 
 
 
DUPLA: 
Carolina Hansen Marangoni | RA 758861 
Mariana Valim Santos Nascimento | RA 758949 
 
 
 
 
PROFESSOR: 
 Prof. Dr. Rodolfo F. K. Gunnewiek 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SÃO CARLOS 
2021 
 
 
1 – Explique o processo de dispersão de partículas em uma suspensão coloidal. 
As partículas dispersas em uma mistura de soluto e solvente, que possuem um 
tamanho médio compreendido entre 1 e 100 nanômetros (nm), recebem a denominação de 
partículas coloidais. 
A regra geral da solução coloidal é composta pela adição de um dispersante a um 
disperso. As partículas podem ser vistas a olho nu ou microscópio e formam uma mistura 
heterogênea que geralmente pode ser facilmente filtrada. 
Exemplos de solução coloidal são a nuvem (aerosol), sendo o líquido disperso e o 
gás dispersante, já a maionese (emulsão) é composta por líquido mais líquido, e a gelatina 
(gel), também por um líquido com um gás. 
 
 
2 – Cite os principais tipos de aditivos de processamento e suas funções. 
Os aditivos, utilizados para o preparo de massas cerâmicas com o objetivo de conferir 
algumas propriedades ou controle de outras, são classificados em: solventes/líquidos, 
surfactantes, ligantes, plastificantes, espumantes/antiespumantes, lubrificantes e 
biocidas. A escolha do mesmo varia de acordo com o material a ser conformado e com o 
processo de conformação. 
Em se tratando de suas funções, os solventes/líquidos são utilizados para molhar os 
pós e promover um meio viscoso para as partículas. Além disso, também dissolvem sais e 
outros aditivos, possuem baixa tendência de formar bolhas durante a moagem, e baixa 
viscosidade em meios com muitos sólidos. Vale citar que o mais utilizado é a própria água 
(solvente universal). 
Já os surfactantes são os agentes de molhamento, usados para reduzir a tensão 
superficial, melhorar o molhamento e a dispersão. Outro aditivo utilizado também para 
reduzir a tensão superficial do material são os espumantes, no entanto, fazem isso a partir da 
formação e estabilização de bolhas. E os antiespumantes funcionam como desestabilizadores 
das lamelas líquido/gás. 
Os ligantes, por sua vez, têm o objetivo de conferir resistência mecânica a verde 
mais elevada (peças ou grânulos). São divididos em moleculares (orgânicos, celulósicos, 
 
polímeros, resinas, e formadores de fimes) e coloidais (orgânicos e inorgânicos). Já os 
plastificantes são usados visando tornar os materiais mais maleáveis. 
Criando uma fina camada nas partículas, os lubrificantes servem para diminuir o 
atrito entre a parede e o grânulo e também intergranular. Por fim, os biocidas são necessários 
em suspensões cujos aditivos não são biologicamente inertes, para evitar o crescimento de 
algas e fungos (são tóxicos, portanto, empregados em suspensões estocadas). 
 
 
3 – Explique, sucintamente, como ocorre o processo natural de floculação em 
suspensões cerâmicas coloidais. 
As partículas coloidais possuem uma tendência natural de aglomeração. Isso 
acontece devido à energia potencial interpartículas. Essa energia é composta pela natureza 
atrativa das partículas (dipolo induzido ou permanente), pela eletrostática (cargas 
superficiais), pela estérica (polímeros adsorvidos) e pelas espécies não adsorvidas. 
Dessa forma, essas partículas tendem a sair do estado de suspensão e se 
movimentam aleatoriamente (movimento browniano), aproximando-se, chocando-se, e 
formando agregados (flocos). Vale ressaltar que, quanto maior a movimentação, mais 
choques efetivos e junções de partículas ocorrerão. Um exemplo desse fenômeno natural é a 
formação dos flocos de neve. 
No entanto, dentre as desvantagens desse processo, pode-se citar a maior taxa de 
sedimentação, o aprisionamento de água, que ocasiona um aumento de viscosidade, e a 
redução da concentração máxima de sólidos. 
 
 
4 - Vocês receberam uma amostra de um dióxido de titânio, fase rutilo (ρth=4,23 
g/cm3), cuja área superficial (SBET) é de 28,35 m2/g. Qual o diâmetro esférico médio 
das partículas em nm (uma casa decimal em nm!)? E se o material fosse o TiO2 fase 
anatásio, qual seria o tamanho de partícula para essa mesma área superficial? Dica: 
fazer a análise dimensional pois as unidades de densidade e área superficial não são as 
mesmas! 
 
 
 
 
 
 
 
 
Considerando a densidade de anastase como 3,9 g/cm3 (Fonte: Wikipédia): 
 
 
5 - Numa empresa de fabricação de pigmentos inorgânicos, após a aplicação, a 
cor do pigmento ficou totalmente fora das especificações. Sabe-se que a matéria-prima 
para esse pigmento é composta de Cu2O e CoO. Foi efetuada uma difração de raios X 
da amostra (radiação Kα-Cu, λ=1,5406Å. Usa n=1), cujo difratograma dos dois 
principais picos está apresentado na figura abaixo. Foi pedido ao estagiário que pegasse 
os planos de difração teóricos de alguns materiais abaixo, mas ele somente trouxe os 
dados do plano (220) de algumas matérias-primas da fábrica. Você consegue ajudá-lo 
a identificar o que ocorreu com a matéria-prima? Do difratograma, o que são os eixos 
x e y? Qual o real significado físico do eixo x e do eixo y? 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Askeland and Wright. Engineering of Materials 7th Edition, p. 65 
 
 
 
 
Fonte: Askeland and Wright. Engineering of Materials 7th Edition, p. 75 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Além disso, na difratometria de raios x, é possível determinar quais elementos 
químicos e fases estão presentes na amostra a partir dos picos em cada plano. Os eixos do 
difratograma representam a intensidade da difração [u.a.] (eixo y) e o ângulo 2θ em graus 
do plano em que ocorreu a difração (eixo x). 
 
Em relação ao significado físico, na difratometria pode-se obter uma interferência 
construtiva ou destrutiva, dependendo dos ângulos dos átomos. Quando temos uma 
interferência construtiva, a lei de Bragg é aceita, e assim é possível determinar o perfil em 
função do comprimento de onda, da função interplanar e do ângulo de incidência, como é 
apresentado abaixo. 
 
 
 
 
Dessa forma, no difratograma é possível observar os picos e identificar o composto, 
as posições atômicas e a quantidade de fases. Em função do alargamento do pico (eixo x) é 
possível determinar o tamanho das partículas. Além disso, pelos picos também consegue-
se determinar o parâmetro de célula unitária e as fases. 
 
 
6 - Referências: 
Anastase. Disponível em: <https://pt.wikipedia.org/wiki/Anatase> 
Difração de Raios X. Disponível em: <https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php 
/4139679/mod_resource/content/1/Aula%204_Difra%C3%A7%C3%A3o%20de%20Raios
%20X.pdf> 
Difração de Raios X. Disponível em: <https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/ 
44/44133/tde-09102003-112552/publico/CAPITULOIII-DifracaoDeRaios-X.pdf> 
Askeland and Wright. Engineering of Materials 7th Edition.