slide 2 - CIÊNCIA DOS MATERIAIS

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PÓS-GRADUAÇÃO
Ciência dos Materiais
PÓS-GRADUAÇÃO
Classificação dos materiais: 
metais, polímeros, cerâmicos, 
compósitos, semicondutores e 
biomateriais
Bloco 1
Luiz Henrique Martinez Antunes
Classificação
 Os materiais são classificados em três grupos 
principais, levando-se em conta a composição 
química e as forças de ligação interatômicas.
Metais
Cerâmicas
Polímeros
Compósitos
Metais
 Podem ser compostos por um ou mais elemento 
metálico, ou ainda por uma mistura de um ou 
mais elementos metálicos, com um ou mais 
elementos não metálicos, formando uma liga.
 Seus átomos são distribuídos de maneira bem 
ordenada, em estruturas cristalinas simétricas.
Metais
 Dentre as propriedades:
• Costumam ser mais densos que polímeros e 
cerâmicas.
• São materiais bastante rígidos.
• Muito resistentes.
• São bons condutores de eletricidade e calor.
• São opacos.
• Possuem aspecto brilhante quando polidos.
Cerâmicas
Fonte: Skatzenberger/iStock.com.
 São compostos entre os 
metais e os ametais.
 Óxidos, nitretos e 
carbonetos.
 Possuem rigidez e 
resistência comparáveis 
às dos metais.
 Normalmente muito 
duras e, por conta disso, 
muito frágeis.
Figura 1 - Exemplo da fragilidade 
de materiais cerâmicos
Polímeros
 Muitos deles são compostos orgânicos baseados em 
carbono, hidrogênio e outros ametais (O, N, Si...).
 Possuem estruturas moleculares muito grandes, 
normalmente, formadas por longas cadeias 
carbônicas.
 O maior defeito é a tendência a decompor quando 
sob temperaturas não tão altas, o que acaba 
limitando seu uso.
 São isolantes e paramagnéticos.
Polímeros
Fonte: adaptado de Callister Jr. (2012).
 Apresentam baixa 
resistência mecânica 
quando comparados 
aos metais e 
cerâmicas.
 Também são menos 
densos.
 Muito dúcteis e 
flexíveis.
Figura 2 - Curva tensão-deformação 
de um material polimérico
Deformação
Te
n
sã
o
Compósitos
 São materiais produzidos da junção de duas ou 
mais classes de materiais.
 O principal objetivo é formar um material híbrido 
que combine as propriedades (de preferência as 
melhores) que nenhum material possui sozinho.
 A grande maioria deles são sintéticos, mas 
também podem ocorrer na natureza, como a 
madeira e o osso.
Compósitos
Fibra de vidro:
• Compósito de cerâmica + polímero.
• Vidro + resina epóxi ou poliéster.
Fonte: VincentiuSolomon/iStock.com.
Figura 3 - Compósito de fibra de vidro com 
fibras aleatoriamente dispersas
PÓS-GRADUAÇÃO
Classificação dos materiais: 
metais, polímeros, cerâmicos, 
compósitos, semicondutores e 
biomateriais
Bloco 2
Luiz Henrique Martinez Antunes
Materiais avançados
Fonte: ZU_09/iStock.com.
 São materiais utilizados 
em aplicações de alta 
tecnologia.
 Costumam ser materiais 
tradicionais que foram 
melhorados para exercer 
a atividade necessária ou 
também materiais novos, 
feitos diretamente para a 
aplicação avançada.
Figura 4 - Exemplo de chip 
semicondutor
Biomateriais
Fonte: cosmin4000/iStock.com.
Todas as classes de materiais 
apresentadas podem ser 
aplicadas como biomateriais, 
caso sejam biocompatíveis.
Figura 5 - Locais onde os biomateriais 
podem ser aplicados
Semicondutores
Possuem propriedades elétricas intermediárias 
entre os condutores e os isolantes.
Adaptado de: <https://www.allaboutcircuits.com/textbook/ 
semiconductors/chpt-2/the-p-n-junction/>. Acesso em: 25 jul. 
2019.
Figura 6 - Esquema de funcionamento de 
semicondutores
elétrons lacunas elétrons
Região de depleção
lacunas
PÓS-GRADUAÇÃO
Teoria em Prática
Bloco 3
Luiz Henrique Martinez Antunes
Seleção dos materiais
 Existem milhares de materiais disponíveis para os 
engenheiros de materiais escolherem em seus 
projetos. Muita vezes, existem referências e banco 
de dados para se basear. Suponha que você seja 
recém-contratado em uma empresa que está 
iniciando suas atividades e, como engenheiro de 
materiais, precisa projetar uma lista de materiais 
baseada em determinadas propriedades. 
 Por onde você iniciaria sua busca?
Seleção dos materiais
 Diagramas de Ashby.
 Relação de duas propriedades ou características.
 Base para o começo dos estudos.
 Úteis na seleção dos materiais.
• Disponíveis no site da Universidade de 
Cambridge.
• Basta buscar pelas seguintes palavras-chave em 
um site de buscas: Materials Selection Charts.
Relação da densidade x resistência 
mecânica 
Figura 7 - Densidade x resistência
Disponível em: <http://www-
materials.eng.cam.ac.uk/mpsite/interactive_charts/strength
-density/NS6Chart.html>. Acesso em: 25 jul. 2019 
Relação custo x resistência mecânica
Disponível em: <http://www-
materials.eng.cam.ac.uk/mpsite/interactive_charts/stre
ngth-cost/NS6Chart.html>. Acesso em: 25 jul. 2019 .
Figura 8 - Custo x resistência
Temperatura de serviço x resistência 
mecânica
Disponível em: <http://www-
materials.eng.cam.ac.uk/mpsite/interactive_charts/strength
-temp/NS6Chart.html>. Acesso em: 25 jul. 2019. 
Figura 9 - Temperatura de serviço x resistência
PÓS-GRADUAÇÃO
Dica do Professor
Bloco 4
Luiz Henrique Martinez Antunes
Cuidados na seleção de materiais
1. Ser impermeável à passagem de CO2 .
2. Ser atóxico, inerte com a bebida e, preferencialmente, reciclável.
3. Ser resistente.
Fonte: Владимир 
Мелентьев/iStock.com.
Figura 10 - Exemplos 
de recipientes de 
bebidas feitos de 
diferentes materiais
4. Ser barato, 
incluindo todo o 
processo de 
fabricação.
5. Se transparente, 
manter-se assim.
6. Estar disponível 
em diferentes 
cores ou permitir 
decorações.
Referências Bibliográficas
ASHBY, M. F. Materials selection in mechanical 
design. 2ed. 1999. 
ASKELAND, D R; WRIGHT, W J. Ciência e engenharia 
dos materiais. 3 ed. Cengage Learning, 2015. 
CALLISTER JR, W. D. Materials science and 
engineering: an introduction. 7 ed. 2006. 
PADILHA, A. F. Materiais de engenharia: 
microestrutura e propriedades. 2000. 
Referências Bibliográficas
SHACKELFORD, J. F. Ciências dos materiais. 6 ed. 
Pearson, 2012. 
VAN VLACK, L. H. Princípios de ciências e tecnologia 
dos materiais. 1964.