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Prof.ª Ana Paula A. Manfridini 
CIÊNCIA DOS MATERIAIS 
Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais 
INTRODUÇÃO 
Ciência dos 
Materiais- PUC 
 
 
HISTÓRICO 
O desenvolvimento e o avanço das sociedades estão intimamente ligados às 
habilidades de se membros em produzir e manipular materiais para satisfazer as 
suas necessidades. 
 
Os primeiros seres humanos tinham um acesso a um número muito limitado de 
materiais. Com o tempo, eles descobriram técnicas para a produção de materiais 
com propriedades superiores aos produtos naturais. Ex: cerâmicas. 
 
Ao longos dos últimos 70 anos, os cientistas descobriram a relação entre 
estrutura e propriedades dos materiais, assim milhares de materiais foram 
desenvolvidos com propriedades específicas. 
Fonte: Adaptado SHACKELFORD. 
 DIVERSIDADE DE APLICAÇÕES 
Ciência e Engenharia dos Materiais é um campo interdisciplinar que 
estuda e manipula a composição e a estrutura de materiais utilizando 
escalas de proporção, a fim de controlar as propriedades dos materiais 
através da síntese e do processamento. (ASKELAND, D.R; WRIGHT, W.J. Ciência e 
Engenharia dos Materiais) 
Ciência dos 
Materiais- PUC CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS 
Fonte: Adaptado ASKELAND, D.R; WRIGHT, W.J. Ciência e 
Engenharia dos Materiais). 
Tetraedro da Ciência e Engenharia 
dos Materiais 
Ciência dos 
Materiais- PUC CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS 
Fonte: SODERO, M.I. USP. Notas de aula. 
Relacionada ao arranjo de seus componentes internos. 
• ESTRUTURA SUB-ATÔMICA: envolve elétrons no interior dos 
átomos individuais e as interações com seus núcleos; 
• ESTRUTURA ATÔMICA: engloba a organização dos átomos ou 
moléculas em relação uns aos outros; 
• ESTRUTURA MICROSCÓPICA: contém grandes grupos de 
átomos normalmente conglomerados; 
• ESTRUTURA MACROSCÓPICA: pode ser vista a olho nu. 
Ciência dos 
Materiais- PUC ESTRUTURA 
Ciência dos 
Materiais- PUC ESTRUTURA 
Ciência dos 
Materiais- PUC ESTRUTURA 
 É uma peculiaridade do material em termos do tipo e da intensidade da resposta 
a um estímulo específico que lhe é imposto. As definições das propriedades são 
feitas de maneira independente da forma e do tamanho do material. 
• MECÂNICA: relaciona deformação com uma carga ou força aplicada; 
• ELÉTRICA: o estímulo é um campo elétrico; 
• TÉRMICA: capacidade calorífica e condutividade térmica; 
• MAGNÉTICA: demonstram a resposta de um material à aplicação de 
um campo magnético; 
• ÓTICA: estímulo à radiação eletromagnética ou a luminosa; 
• DETERIORATIVA: indica a reatividade química dos materiais. 
Ciência dos 
Materiais- PUC PROPRIEDADES 
Ciência dos 
Materiais- PUC PROPRIEDADES ELÉTRICAS 
Fonte: CALLISTER, W.D. 
Ciência dos 
Materiais- PUC PROPRIEDADES TÉRMICAS 
Fonte: Adaptado CALLISTER, W.D. 
Imagem de um cubo quente feito a partir 
de uma material isolante à base de fibra de 
sílica, o qual, apenas alguns segundos após 
ter sido retirado de um forno quente, pode 
ser segurado pelas suas arestas com as 
mãos sem proteção. A condutividade 
térmica deste material é tão pequena que a 
condução do calor do seu interior (Temp. 
aproximadamente 1250°C) para a 
superfície do material é extremamente 
pequena. Esse material foi desenvolvido 
para compor placas que revestem ônibus 
espaciais. 
Ciência dos 
Materiais- PUC PROPRIEDADES ÓTICAS 
Fonte: CALLISTER, W.D. 
Ciência dos 
Materiais- PUC PROPRIEDADES DETERIORATIVAS 
Fonte: CALLISTER, W.D. 
Imagem mostra uma barra de aço que foi 
dobrada em forma de “ferradura” 
utilizando-se um conjunto de porca e 
parafuso. Enquanto a peça ficou imersa em 
água do mar, trincas de corrosão sob 
tensão se formaram ao longo da parte 
dobrada, naquelas regiões onde as forças 
de tração são maiores. 
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Materiais- PUC RELAÇÃO ESTRUTURA X PROPRIEDADE 
Fonte: CALLISTER, W.D. 
Fonte: Leonardo Godefroid, DEMET-UFOP, Relação estrutura-Propriedades 
Ciência dos 
Materiais- PUC PROCESSAMENTO X ESTRUTURAX PROPRIEDADE 
Relação entre resistência mecânica e conformabilidade de aços convencionais e 
de aços avançados de elevada resistência mecânica utilizados na fabricação de 
automóveis. 
Ciência dos 
Materiais- PUC PROJETO ULSAB 
A classificação tradicional dos materiais é geralmente baseada na estrutura 
atômica e química: 
 
• Metais 
• Cerâmicas 
• Polímeros 
• Compósitos (combinação de dois ou mais materiais) 
• Semicondutores (características elétricas peculiares) 
• Biomateriais (Mat. Biocompatíveis) 
 
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Materiais- PUC CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS 
METAIS: são normalmente combinações de elementos metálicos. Possuem 
grande número de elétrons não-localizados, ou seja, não estão ligados a 
qualquer átomo em particular. 
 Características: 
• Condutores de eletricidade e calor; 
• Não transparentes à luz visível; 
• Geralmente são resistentes e deformáveis; 
• São muito utilizados para aplicações estruturais. 
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Materiais- PUC CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS 
CERÂMICOS: compostos entre os elementos metálicos e não-metálicos; 
são frequentemente óxidos, nitretos e carbetos. 
Características: 
• Isolantes de eletricidade e calor; 
• Resistentes à alta temperatura e ambientes abrasivos 
•Duros, porém quebradiços. ALUMINA
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Materiais- PUC CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS 
POLÍMEROS: compreendem os materiais comuns de plástico e 
borracha. Muitos deles são compostos orgânicos a base de carbono, 
hidrogênio e outros elementos não-metálicos; além disso, possuem 
estruturas moleculares muito grandes. 
Características: 
• Alta flexibilidade; 
• Baixa densidade. 
 
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Materiais- PUC CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS 
COMPÓSITOS: 
• combinação de metais, cerâmicas e polímeros; 
• são projetados para apresentarem a combinação das melhores 
características de cada material constituinte (princípio da ação 
combinada); 
• muitos dos recentes desenvolvimento em materiais envolvem 
materiais compósitos. 
 
concreto 
Fibra de vidro 
Ciência dos 
Materiais- PUC CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS 
SEMICONDUTORES: 
• apresentam propriedades elétricas que são intermediárias aos metais e 
isolantes; 
• as características elétricas são sensíveis à presença de impurezas 
• os semicondutores tornaram possível o advento do circuito integrado 
que revolucionou as indústrias de eletrônica e computadores. 
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Materiais- PUC CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS 
BIOMATERIAIS: 
• são empregados em componentes para implantes de partes em 
seres humanos; 
• compatíveis com o tecido humano; 
• metais, cerâmicos, compósitos e polímeros podem ser usados 
como biomateriais. 
Ciência dos 
Materiais- PUC CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS 
MATERIAIS BIOLÓGICOS 
Ciência dos 
Materiais- PUC CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS 
Ciência dos 
Materiais- PUC CLASSIFICAÇÃO FUNCIONAL 
Fonte: SODERO, M.I. USPNotas de aula. 
Materiais que apresentem: 
 
 Alto desempenho; 
 Baixo peso e alta resistência; 
 Resistência à altas temperaturas; 
 Desenvolvimento de materiais que sejam menos danosos ao 
meio ambiente. 
Ciência dos 
Materiais- PUC MATERIAIS MODERNOS