resumo cap 1 Callister

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Universidade Federal de Pernambuco 
Programa de Pós-graduação em Ciências de Materiais (PGMTR) 
Professor: Eduardo Padrón 
Aluno: Kéliton Gomes de Souza Cruz 
 
Resumo Callister: Capítulo 1 
 
No capítulo 1 do Callister é abordado a temática de ciência de Materiais, que é uma 
disciplina que envolve a investigação das relações entre as estruturas e as propriedades 
dos materiais. Ela é uma área interdisciplinar que combina conhecimentos de física, 
química, biologia e engenharia para entender como os materiais funcionam e como eles 
podem ser projetados para atender a necessidades específicas. De acordo com o livro, os 
materiais são agrupados em três categorias básicas: metais, cerâmicas e polímeros. Além 
dessas categorias, existem também os compósitos, que são combinações de dois ou mais 
materiais diferentes que apresentará características que vai depender da fração de 
substrato que é misturado ao produzir o compósito. O capítulo 1 também menciona os 
materiais avançados, que são usados em aplicações de alta tecnologia, como os 
semicondutores, os biomateriais, materiais inteligentes e nanomateriais. 
Dentro desta temática, o livro classifica os materiais metálicos como compostos formados 
por um ou mais elementos metálicos, como ferro, alumínio, cobre, titânio, ouro e níquel, 
e frequentemente também por elementos não metálicos, como carbono, nitrogênio e 
oxigênio, em quantidades relativamente pequenas. Os átomos nos metais e nas suas ligas 
estão arranjados de uma maneira muito ordenada e, em comparação às cerâmicas e aos 
polímeros, são relativamente densos. Os metais possuem grande número de elétrons 
livres, que não estão ligados a qualquer átomo em particular, e muitas das propriedades 
dos metais podem ser atribuídas diretamente a esses elétrons. Os metais são bons 
condutores de eletricidade e de calor, não são transparentes à luz visível e uma superfície 
metálica polida possui uma aparência brilhosa. Além disso, alguns metais, como ferro, 
cobalto e níquel, têm propriedades magnéticas interessantes. 
 
 
 Figura 1. Chapa de aço inoxidável. 
 
O livro classifica os materiais cerâmicos como compostos formados entre elementos 
metálicos e não metálicos, como óxidos, nitretos e carbetos. Alguns exemplos de 
materiais cerâmicos comuns incluem o óxido de alumínio (ou alumina, Al2O3), o dióxido 
de silício (ou sílica, SiO2), o carbeto de silício (SiC), o nitreto de silício (Si3N4) e ainda 
o que alguns se referem como cerâmicas tradicionais - aqueles materiais compostos por 
minerais argilosos (por exemplo, a porcelana), assim como o cimento e o vidro. Os 
materiais cerâmicos são relativamente rígidos e resistentes, exibindo extrema fragilidade 
e são suscetíveis à fratura. Os valores de rigidez e de resistência são comparáveis aos dos 
metais. Além disso, as cerâmicas são tipicamente muito duras e isolantes à passagem de 
calor e eletricidade. 
 
 
 Figura 2. Material cerâmico: Tijolo. 
 
 
Os polímeros são compostos orgânicos baseados em carbono, hidrogênio e em outros 
elementos não metálicos, como oxigênio, nitrogênio e silício. Eles têm estruturas 
moleculares muito grandes, em geral na forma de cadeias, que com frequência possuem 
uma estrutura composta por átomos de carbono. Alguns dos polímeros comuns e 
familiares são o polietileno (PE), o nylon, o cloreto de polivinila/policloreto de vinila 
(PVC), o policarbonato (PC), o poliestireno (PS) e a borracha silicone. Tipicamente, esses 
materiais possuem baixas massas específicas, enquanto suas características mecânicas 
são, em geral, diferentes das características exibidas pelos materiais metálicos e 
cerâmicos - eles não são tão rígidos nem tão resistentes quanto esses outros tipos de 
materiais. Polímeros são extremamente dúcteis e flexíveis (plásticos), o que significa que 
são facilmente conformados em formas complexas. Quimicamente, eles são 
relativamente inertes, não reagindo em um grande número de ambientes. Uma das 
maiores desvantagens dos polímeros é sua baixa resistência à temperatura e à degradação 
por radiação UV. 
 
 
 
 
 
 Figura 3. Tubo de PVC. 
 
Compósitos são materiais formados pela combinação de dois ou mais materiais 
diferentes, cada um com suas próprias características e propriedades, para formar um 
material com propriedades únicas e superiores. O objetivo de projeto de um compósito é 
atingir uma combinação de propriedades que não é exibida por nenhum material isolado 
e, também, incorporar as melhores características de cada um dos materiais que o 
compõem. Existe um grande número de tipos de compósitos, que são obtidos por 
diferentes combinações de metais, cerâmicas e polímeros. Adicionalmente, alguns 
materiais de ocorrência natural também são compósitos - por exemplo, a madeira e o osso. 
Entretanto, a maioria dos compósitos que se têm conhecimento são sintéticos. 
 
 
 Figura 4. Compósito de PVC com pó de MDF. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Um tipo interessante de material que o livro menciona são os materiais avançados, que 
são uma categoria de materiais utilizados em aplicações de alta tecnologia. Esses 
materiais incluem os semicondutores (que possuem condutividades elétricas 
intermediárias entre os condutores e os isolantes), os biomateriais (que devem ser 
compatíveis com os tecidos do corpo), os materiais inteligentes (aqueles que sofrem 
mudanças e reagem a essas mudanças nos seus ambientes de maneira predeterminada) e 
os nanomateriais (aqueles que possuem características estruturais na ordem do 
nanômetro, alguns dos quais podem ser projetados em uma escala atômica/molecular). 
Tipicamente, esses materiais avançados são materiais tradicionais cujas propriedades 
foram aprimoradas e também materiais de alto desempenho que foram desenvolvidos 
recentemente. Além disso, eles podem pertencer a todos os tipos de materiais (por 
exemplo, metais, cerâmicas, polímeros) e são em geral de alto custo. Paralelamente aos 
materiais avançados, tem-se os materiais modernos, que são os materiais necessários para 
atender às demandas da nossa sociedade complexa e em constante evolução. Nos tempos 
atuais, os dispositivos eletrônicos sofisticados dependem de componentes fabricados a 
partir dos chamados materiais semicondutores. Além disso, a necessidade de materiais 
modernos também está relacionada à escassez de recursos naturais não renováveis, o que 
exige a descoberta de reservas adicionais, o desenvolvimento de novos materiais com 
propriedades menos adversas ao meio ambiente e a intensificação dos esforços de 
reciclagem e o desenvolvimento de novas tecnologias de reciclagem. 
 
 
 Figura 5. Semicondutores. 
 
 
 
Questões 
1.1 
Bola de futebol 
Constituição: 
Borracha – Elasticidade, resiliência e flexibilidade. 
Poliuretano (PU) – resistência à abrasão, resistência à brasão, capacidade de suportar 
cargas, etc. 
Poliéster – resistência à químicos, mofo, abrasão, encolhimento, etc. 
1.2 
Latão – Liga de cobre e zinco (É maleável e fácil de modelar); 
Bronze – Liga de cobre e estanho (Apresenta durabilidade e é resistente à corrosão); 
Amálgama - Liga de prata, estanho, cobre e mercúrio (Apresenta alta condutividade 
térmica e é fácil de ser manipulado). 
 
1.3 
Louça de mesa – cerâmica porcelana (Apresenta durabilidade, isolamento térmico, 
isolamento elétrico, etc); 
Tijolos – cerâmica de argila (Apresenta dureza, durabilidade, isolamento térmico, etc.); 
Jarro – Cerâmica de argila (Apresenta dureza, durabilidade, isolamento térmico, etc.). 
 
1.4 
Redes de futebol – Polietileno (É um material leve, flexível e resistente ao impacto); 
Copo descartável – Polipropileno (Material é leve, resistente e apresenta baixo custo de 
produção); 
Carcaça de TV - Acrilonitrila butadieno estireno (Apresentabaixo custo e é resistente ao 
impacto). 
 
1.5 
Metal: Latão, ferro fundido; 
Cerâmica: MgO, B4C; 
Polímero: Plexiglas, Policloropreno.