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19/06/2023, 21:52 Materiais não metálicos
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MATERIAIS NÃO METÁLICOS
DESCRIÇÃO
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O entendimento dos principais aspectos das classes de materiais denominadas polímeros, cerâmicos e
compósitos e as consequentes propriedades decorrentes, além da apresentação de grá�cos e aplicações desse
conjunto de materiais.
PROPÓSITO
Conhecer as propriedades de materiais não metálicos é de suma importância para um engenheiro, por causa da
variedade de aplicações requisitadas pela indústria. Além disso, muitos materiais não metálicos estão
substituindo os materiais metálicos em aplicações especí�cas.
PREPARAÇÃO
Tenha em mãos papel, caneta e uma calculadora cientí�ca. Caso não a tenha, pode utilizar a calculadora cientí�ca
de seu smartfone e/ou computador.
OBJETIVOS
Módulo 1
Reconhecer materiais
poliméricos
Módulo 2
Reconhecer materiais
cerâmicos
Módulo 3
De�nir materiais compósitos
Módulo 4
Relacionar materiais não
metálicos e suas aplicações em
Engenharia
MATERIAIS NÃO METÁLICOS
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AVISO: orientações sobre unidades de medida.
MÓDULO 1
 Reconhecer materiais poliméricos
MATERIAIS POLIMÉRICOS
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OS POLÍMEROS NA ENGENHARIA
Os materiais denominados polímeros podem ser naturais ou sintéticos. Com a evolução da Engenharia de
Materiais nas últimas décadas, os polímeros sintéticos passaram a ter grande utilização na Engenharia. Muitos
desses polímeros substituíram alguns metais, mantendo propriedades semelhantes e, geralmente, a custo mais
baixo. O automóvel atual é, na Engenharia, um exemplo em que há grande utilização de polímeros. A Figura 1
mostra o painel de um carro atual. Perceba que quase a totalidade é constituída de polímeros. Ademais, no
cotidiano da sociedade é um material extensamente utilizado.
 Figura 1 - Utilização de polímeros na Engenharia
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ESTRUTURA MOLECULAR DOS POLÍMEROS
Em linhas gerais, os polímeros são formados por longas cadeias a partir de uma unidade de repetição (monômero
ou mero). É a reação química denominada de polimerização, em que um grande número de moléculas do
monômero forma uma macromolécula (polímero). A Figura 2 apresenta um polímero e, em destaque, a sua
unidade de repetição.
Em relação à estrutura molecular, os polímeros classi�cam-se em:
 Figura 2 - Polímero mostrando a unidade de repetição
Clique nas barras para ver as informações.
POLÍMEROS LINEARES 
POLÍMEROS RAMIFICADOS 
POLÍMEROS COM LIGAÇÕES CRUZADAS 
POLÍMEROS EM REDE 
Atenção
A divisão apresentada para as cadeias moleculares é didática. Na
realidade, alguns polímeros podem apresentar mais de um tipo de
estrutura, sendo que uma é a predominante.
POLÍMEROS TERMOPLÁSTICOS E TERMOFIXOS
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Entre as várias classi�cações que os polímeros podem receber, uma delas tem como parâmetro o comportamento
do polímero em elevadas temperaturas. São os polímeros termoplásticos ou os termo�xos.
Os polímeros denominados termoplásticos amolecem quando aquecidos. No sentido oposto, o resfriamento leva
o polímero à condição inicial. Assim, é possível, mesmo depois de processado, elevar a temperatura de um
termoplástico até a fusão e depois resfriá-lo para que o polímero se solidi�que inde�nidas vezes, ou seja, esse
processo é reversível. Em geral, os polímeros com estruturas lineares ou rami�cadas são termoplásticos. Além
disso, podem ser conformados mecanicamente repetidas vezes, desde que reaquecidos e, por isso, a facilidade
em reciclá-los. São parcialmente cristalinos ou inteiramente amorfos. Os exemplos mais comuns são polietileno, o
poliestireno, o cloreto de polivinila e o politetra�uoretileno, mais conhecido como te�on. A Figura 9 apresenta
placas de poliestireno utilizadas para o isolamento térmico de uma casa.
 Figura 9 - Placas de poliestireno para isolamento térmico.
Os polímeros classi�cados como termo�xos apresentam estrutura molecular em rede ou cruzada. No processo de
confecção, podem ser conformados plasticamente apenas em um estágio intermediário de sua fabricação. O
produto �nal é duro e não amolece com o aumento da temperatura. Assim, não é possível a reciclagem. Caso a
temperatura seja excessivamente alta, ocorre o rompimento das ligações cruzadas da estrutura molecular. É o
fenômeno da degradação. Em relação aos termoplásticos, os polímeros termo�xos apresentam maior dureza, são
mais resistentes ao calor, apresentam maior estabilidade dimensional, são completamente amorfos, insolúveis e
infusíveis. Exemplos de polímeros termo�xos são as borrachas vulcanizadas, as resinas epóxi e as resinas
fenólicas.
Atenção
Uma classe de polímeros é a dos elastômeros. São amorfos ou com
baixo grau de cristalinidade e capazes de sofrer grandes
deformações recuperáveis (elásticas). Apresentam baixo módulo de
elasticidade. Exemplos são: policloropreno, borracha natural,
polibutadieno, silicone, neoprene etc.    
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CRISTALINIDADE DOS POLÍMEROS
Inicialmente, deve-se distinguir uma estrutura cristalina de uma amorfa. No material cristalino, há um
ordenamento de longo alcance, enquanto nos materiais amorfos, inexiste, ou a ordenação é de curto alcance. Os
polímeros podem ser totalmente amorfos ou parcialmente cristalinos. A cristalização é di�cultada, pois forças de
baixa intensidade (Van der Waals) são as que tendem a alinhar as moléculas, além do número de moléculas ser
muito grande. Por essas razões, em geral, os polímeros são parcialmente cristalinos. A Figura 10 apresenta um
arranjo de cadeias moleculares de uma célula unitária do polietileno.
 Figura 10 - Célula unitária do polietileno.
Matematicamente, é possível determinar o percentual de cristalinidade de um polímero, utilizando a equação a
seguir:
% cristalinidade = x 100
ρc. (ρe − ρa)
ρe. (ρc − ρa)
Onde:
 - massa especí�ca da amostra de polímero.
 - massa especí�ca da amostra de polímero totalmente amorfo.
 - massa especí�ca da amostra de polímero totalmente cristalino.
ρe
ρa
ρc
De acordo com Callister, para polímeros com cadeias lineares, a cristalização é obtida com facilidade, pois são
poucas as restrições ao alinhamento das cadeias. O surgimento de rami�cações ou ligações cruzadas di�cultam a
cristalização, assim como ocorre para os polímeros em rede. A Figura 11 mostra esquematicamente dois sólidos
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com estruturas cristalina e amorfa.
 Figura 11 - Estruturas cristalina e amorfa.
COMPORTAMENTO MECÂNICO DOS POLÍMEROS
Assim como ocorre para os metais, o ensaio de tração é utilizado para determinar algumas propriedades
mecânicas dos polímeros, como o módulo de elasticidade, a tensão de escoamento e o limite de resistência à
tração. A Figura 12 apresenta o grá�co tensão versus deformação, originado de um ensaio de tração, para três
polímeros distintos.
 Figura 12 - Grá�co tensão versus deformações para polímeros.
A partir da análise da Figura 12, é possível notar que três curvas distintas são apresentadas (A, B e C).
A curva A apresenta o comportamento mecânico para um polímero
frágil, com pouca deformação antes da fratura. É fácil perceber que
para que opolímero sofra pequenas deformações, a tensão deve ser
elevada.
A curva B é típica de um polímero plástico em que ocorre uma pequena
deformação elástica, seguida de uma grande deformação plástica. Na
transição, ocorre o escoamento
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A curva C é típica dos polímeros denominados elastômeros
(borrachas), com alta elasticidade. É possível inferir que o elastômero
sofre grandes deformações com pequeno nível de tensão aplicada.
Observe o módulo de elasticidade (inclinação da curva na fase elástica) para cada curva. O elastômero apresenta
valores muito baixos para o módulo de elasticidade. Já nos polímeros frágeis (curva A), o módulo de elasticidade é
bem maior.
TEMPERATURAS DE FUSÃO E VÍTREA
As temperaturas de fusão ( )e vítrea ( ) são importantes parâmetros no estudo dos polímeros, tanto na fase
de sua produção como para as condições de trabalho, em termos de temperatura.
Tf TV
Em sua obra, Callister a�rma que a fusão de um polímero cristalino leva a um líquido com alta desordem.
Diferentemente de uma substância pura, a fusão dos polímeros ocorre em uma faixa de temperaturas. A
temperatura vítrea ( ) ocorre em polímeros amorfos (vítreos) ou com algum grau de cristalinidade. Para esses
polímeros no estado sólido, um aquecimento lento os amolece gradualmente até que entram em um estado
“borrachoso”. Continuando o processo de aquecimento, ocorre a transformação em líquido. O processo inverso
também é possível, ou seja, partindo de um polímero líquido e diminuindo-se a temperatura. A Figura 13 mostra
um grá�co para três materiais distintos: um amorfo, um com algum grau de cristalinidade e, por último, um
totalmente cristalino.
TV
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 Figura 13 - Temperaturas de fusão e vítrea.
Analisando o grá�co da �gura, infere-se que a transição vítrea é acompanhada de uma mudança no coe�ciente
angular das retas. Note que, para o sólido cristalino, não ocorre essa variação angular, logo não existe a
temperatura vítrea, apenas a fusão do sólido. Para os amorfos (vítreos) e semicristalinos, na temperatura vítrea há
uma mudança na inclinação da reta. Em relação à temperatura em que o polímero trabalhará, é preciso conhecer
as temperaturas de fusão e vítrea.
Clique nas etapas a seguir.
Polímeros 100% amorfos Polímeros plásticos Polímeros elastômeros
Para efeito de comparação, três materiais terão suas estruturas esquematizadas nos estados líquido e sólido. O
primeiro material é um polímero semicristalino (a), o segundo um polímero totalmente amorfo (b) e o terceiro um
cristal líquido (c). Observe a �gura 14:
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 Figura 14 - Representação das estruturas moleculares nos estados fundidos e sólido.
DEFORMAÇÃO DOS ELASTÔMEROS
Como visto neste módulo, os elastômeros possuem pequeno módulo de elasticidade e, com baixas tensões
aplicadas, sofrem grandes deformações. Possuem a capacidade de voltarem à sua forma original depois de
cessadas as causas da deformação. A explicação é que as ligações cruzadas estão enroladas. Assim, quando um
esforço mecânico externo é aplicado, elas se desenrolam e, com isso, os elastômeros sofrem grandes
deformações elásticas, ou seja, com a atuação da força, as ligações se desenrolam e se alinham às cadeias
lineares. A Figura 15 mostra um elastômero em duas situações: sem o carregamento externo (a) e com o
carregamento externo (b).
 Figura 15 - Elastômeros sem e com aplicação trativa.
Os elastômeros podem sofrer o processo denominado de vulcanização, que, em linhas gerais, consiste na
formação de ligações cruzadas por meio de uma reação que envolve temperatura e é irreversível. Em regra, o
enxofre é o elemento químico adicionado ao polímero nesse processo. A vulcanização melhora as propriedades
(módulo de elasticidade, limite de resistência à tração etc.). Observe na Figura 16 o grá�co de tensão versus
deformação para duas borrachas: uma com o tratamento de vulcanização e a outra não.
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 Figura 16 - Curva tensão versus deformação para borracha
vulcanizada e não vulcanizada.
 VERIFICANDO O APRENDIZADO
1. Os polímeros têm vasta aplicação, desde uma sacola de supermercado no dia a dia, a
peças de Engenharia, com responsabilidade, como, por exemplo, tanques de
armazenamento de produtos químicos. Muitas são suas vantagens, dentre as quais o baixo
peso especí�co. Sobre os polímeros, são feitas as seguintes a�rmativas:
I. Os polímeros termo�xos apresentam cadeias moleculares lineares, ou seja, sem
rami�cações ou ligações cruzadas. Por essa razão, apresentam grande facilidade de serem
reciclados.
II. Os elastômeros (borrachas) apresentam pequenos valores para o módulo de
elasticidade, uma vez que pequenas deformações são alcançadas com a aplicação de
tensões elevadas.
III. A vulcanização é uma reação química que envolve o aquecimento, utilizada para inserir
ligações cruzadas nos elastômeros. O principal elemento adicionado à cadeia polimérica é
o enxofre (S).
São corretas
apenas a a�rmativa I.A)
apenas a a�rmativa III.B)
apenas as a�rmativas I e II.C)
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Responder
2. O ensaio de tração, comum nas ligas metálicas, também é utilizado para os polímeros.
Assim, a curva gerada (tensão versus deformação) possibilita o estudo mecânico dos
polímeros extraindo-se algumas propriedades como o módulo de elasticidade, a tensão de
escoamento e o limite de ruptura à tração. Para cada classe de polímeros, a curva
apresenta pequenas especi�cidades. A seguir, têm-se duas curvas tensão versus
deformação. A respeito dos polímeros A e B, é correto a�rmar que
Responder
apenas as a�rmativas II e III.D)
apenas as a�rmativas I e III.EE)
a curva A é típica de polímeros frágeis e a curva B é típica dos elastômeros.A)
a curva B é típica de polímeros frágeis e a curva A é típica dos elastômeros.B)
as curvas A e B são típicas de polímeros frágeis.C)
as curvas A e B são típicas de elastômeros, sendo a curva A de um elastômero vulcanizado.D)
as curvas A e B são típicas de elastômeros, sendo a B um elastômero vulcanizado.E)
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MÓDULO 2
 Reconhecer materiais cerâmicos
MATERIAIS CERÂMICOS

OS CERÂMICOS NA ENGENHARIA
Entre as várias classes de materiais utilizados na Engenharia, há os cerâmicos, que, em geral, são formados pela
união de materiais metálicos com não metálicos. Dessa forma, a maioria (ou totalidade) das ligações são do tipo
iônica (transferência de elétrons). Nesse momento, já é possível descrever uma característica dos cerâmicos.
Como foi visto, os compostos iônicos apresentam elevado ponto de fusão, ou seja, os cerâmicos suportam altas
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temperaturas. Classicamente, há os refratários. Além dessa propriedade, outras serão apresentadas, mostrando,
assim, a vasta aplicabilidade na Engenharia. A Figura 17 apresenta blocos cerâmicos refratários, com possível
utilização em fornos.
 Figura 17 - Cerâmicos refratários.
ESTRUTURA CRISTALINA DOS CERÂMICOS
Em linhas gerais, os cerâmicos são formados por dois ou mais elementos que se unem totalmente por meio de
ligações iônicas ou por uma mistura de ligações covalentes e iônicas. Nas iônicas, existe a transferência de
elétrons entre as camadas de valência, enquanto, na covalente,ocorre o compartilhamento de elétrons. A presença
percentual da ligação iônica na estrutura de um cerâmico é denominada como seu grau de ionização. Como
exemplos, o apresenta 89% de grau de ionização e o SiC apenas 12%. Em sua obra, Van Vlack (2000) faz a
descrição de alguns cerâmicos, citando o óxido de magnésio ( ) como um exemplo típico de cerâmico, com
grande aplicabilidade como material refratário. A Figura 18 apresenta a célula unitária para o .
CaF2
MgO
MgO
 Figura 18 - Estrutura cristalina do .MgO
Para materiais cerâmicos em que o grau de ionização é alto, ou seja, prevalência das ligações iônicas, existe um
parâmetro entre os raios do cátion (íon positivo) e do ânion (íon negativo), isto é, que avalia a estabilidade da
estrutura cristalina dos cerâmicos. Qualitativamente, a estabilidade é alcançada quando o número máximo de
vizinhos do íon (cátion ou ânion) é alcançado, ou seja, o número de coordenação ( ). A Figura 19 mostra a
relação , o número de coordenação e a geometria da coordenação.
rc
ra
NC
rc
ra
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A partir da análise da Figura 19, para no intervalo 0,414 a 0,732, o cátion (esfera em azul) pode ser
considerado no centro de um octaedro com número de coordenação 6, ou seja, seis ânions como vizinhos. A
Figura 18 é um exemplo da situação descrita. Perceba que tanto o ânion como o cátion apresentam NC igual a 6.
rc
ra
 Figura 19 - Estrutura cristalinas estáveis dos cerâmicos.
Estrutura cristalina do tipo AX
Nesse arranjo, os dois elementos que formam a estrutura cristalina do cerâmico são tais que a quantidade de
cátions é igual à quantidade de ânions. Supondo um metal alcalino (1A), que tem 1 elétron na camada de valência,
por exemplo, o sódio (Na), e um elemento do grupo dos halogênios (7A), por exemplo, o cloro (Cl), é possível inferir
que a ligação é iônica bastando que um elétron do Na seja transferido para a última camada do Cl (regra do
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octeto). Dessa forma, a proporção entre ânions e cátions será de 1:1. Conforme a�rmam Callister e Rethwisch
(2016), existem várias estruturas cristalinas diferentes para o composto AX. Como regra, cada uma delas tem a
denominação que assume aquela estrutura em particular.
Clique nas barras para ver as informações.
ESTRUTURA DO SAL-GEMA 
ESTRUTURA DO CLORETO DE CÉSIO 
ESTRUTURA DA BLENDA DE ZINCO 
Estrutura cristalina do tipo 
Considerando m ou p diferentes de 1, na formação da estrutura cristalina , o número de cátions é diferente
do número de ânions, mas a estrutura continua eletricamente neutra. A relação entre os íons citados é dada por
.
AmXp
AmXp
m
p
Por exemplo, na estrutura (zircônia), há o dobro do número de ânions em relação ao número de
cátions . Para o composto , a razão entre os raios dos íons encontra-se no intervalo 0,732 a 1, o
que indica, conforme Figura 19, que o número de coordenação (NC) é igual a 8. A Figura 23 mostra a célula unitária
para .
Note, na Figura 23, que os ânions ( ) estão nos vértices do cubo enquanto os cátions ( ) no seu centro.
ZrO2 (O
−2)
(Zr+4) CaF2
rc
ra
CaF2
F − Ca2+
 Figura 23 - Célula unitária da estrutura cristalina .CaF2
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 Figura 24 - Célula unitária da estrutura cristalina de .BaTiO3
Estrutura cristalina do tipo 
A primeira classe de estruturas dos cerâmicos era genericamente representada por AX. É possível que existam
dois cátions A e B e um ânion X. Um exemplo é o titanato de bário ( ). Essa estrutura cristalina é
denominada perovskita, cuja célula unitária encontra-se esquematizada na Figura 24. Os ânions de oxigênio
encontram-se nas faces do cubo, os cátions de bário nos vértices do cubo e o cátion de titânio, no centro do cubo.
AmBnXp
BaTiO3
ESTRUTURA CRISTALINA DOS CERÂMICOS À BASE DE
SILICATOS
Os silicatos são grupamentos de silício e oxigênio. O arranjo cristalino é um tetraedro em que os vértices
são ocupados pelos íons de oxigênio e o íon de silício ocupa o centro do tetraedro. Note que o não é
eletricamente neutro e que as ligações entre os íons são covalentes (direcionais e relativamente fortes). A Figura
25 apresenta a forma tetraédrica do .
SiO−44
SiO−44
SiO−44
 Figura 25: Tetraedro do SiO−44
Sílica
O dióxido de silício ( ), também conhecido por sílica, é formado tendo como elemento de repetição o tetraedro
do silicato, visto na Figura 25. Esse arranjo tridimensional, diferentemente do silicato, apresenta-se eletricamente
neutro, e a razão entre o número de ânions e o número de cátions é 2:1. Há três variações para a estrutura da
SiO2
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sílica, a saber:
Quartzo
Cristobalita
Tridimita
A Figura 26 apresenta a estrutura da cristobalita, uma das variedades polimór�cas da sílica.
 Figura 26 - Estrutura cristobalita.
Sílica vítrea
Conforme a�rmam Callister e Rethwisch (2016), a sílica vítrea apresenta o tetraedro do como unidade de
repetição, mas com um alto grau de desordem. As estruturas para a sílica vítrea e para a cristalina são
apresentadas (bidimensionalmente) esquematicamente na Figura 27.
SiO−44
 Figura 27 - Estruturas para as sílicas cristalina (a) e vítrea (b).
A partir da análise da Figura 27, é possível perceber o tetraedro do . No caso (a), sílica cristalina, percebe-se
o ordenamento de longo alcance e, no caso (b), o desordenamento, ainda que tendo o mesmo elemento de
repetição.
SiO−44
CARBONO
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Utilizando-se a divisão tradicional dos materiais em metais, polímeros e cerâmicos, não é unânime a classi�cação
do carbono como um cerâmico. O carbono apresenta várias formas polimór�cas, entre as quais o diamante, a
gra�ta e o fulereno.
O diamante nas condições ambientais é metaestável. Sua estrutura é similar à do sulfeto de zinco (blenda de
zinco), exceto pelo fato de que apenas o carbono está presente. A Figura 28 mostra a célula unitária do diamante.
 Figura 28 - Célula unitária para o diamante.
As ligações entre os átomos de carbono são covalentes e, portanto, consideradas fortes, o que explica o altíssimo
ponto de fusão do diamante. Em virtude de sua estrutura cristalina, duas propriedades se destacam: a elevada
dureza e a baixa condutividade elétrica.
 Figura 29 - Estrutura cristalina da gra�ta.
A gra�ta, assim como o diamante, é formada apenas por carbonos, mas com estrutura cristalina distinta. Em
relação ao diamante, é estável nas condições normais de temperatura e pressão. A disposição dos átomos de
carbono na gra�ta é de multicamadas de hexágonos, como representado esquematicamente na Figura 29. De
acordo com Callister e Rethwisch (2016), algumas ligações entre as camadas são do tipo Van der Waals. Muitas
são suas aplicações, entre as quais destaca-se o uso como lubri�cantes, isolantes térmicos e condutores
elétricos.
O fulereno é um material descoberto há cerca de 35 anos, e sua estrutura é similar à de uma bola de futebol. É um
poliedro formado por faces pentagonais e hexagonais, com 60 vértices que são ocupados pelos átomos de
carbono. Observe a Figura 30, em que está representada a estrutura do C60.
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 Figura 30 - Estrutura para uma molécula de fulereno.
PROPRIEDADES MECÂNICAS
Em linhas gerais, os materiais cerâmicos, cristalinos ou não, apresentam baixíssima capacidade de deformação
plástica. Em muitos, a fratura ocorre ainda na regiãoelástica. Os materiais cerâmicos são caracterizados, de uma
maneira geral, com alta resistência ao cisalhamento e baixa resistência à tração. Analisando a Figura 31, é possível
notar que, no ensaio de tração, a curva tensão versus deformação característica mostra a ruptura dos materiais
cerâmicos sem a ocorrência (ou mínima) de deformações plásticas. É possível notar a diferença entre os módulos
de elasticidades do óxido de alumínio e do vidro.
 Figura 31 - Curva tensão versus deformação para e para o vidro.Al2O3
O ensaio de tração é pouco utilizado para caracterizar as propriedades mecânicas dos materiais cerâmicos. Em
geral, utiliza-se o ensaio de �exão. Nesse ensaio, em linhas gerais, um corpo de prova (CP) com seção reta
retangular ou circular é biapoiado. Uma punção aplica uma força até que ocorra a ruptura do CP. O ensaio de
�exão de três pontos é representado na Figura 32.
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Analisando a Figura 32, é possível inferir que a face inferior do CP está sob tração enquanto a face superior
encontra-se em compressão. Em geral, a resistência à compressão é cerca de dez vezes maior que a resistência à
tração, para materiais cerâmicos. Dependendo da seção reta do CP, é possível determinar a resistência à �exão
dos materiais cerâmicos ( ), a partir das expressões a seguir:
 Figura 32 - Ensaio de �exão de três pontos para materiais cerâmicos.
σrf
 (CP retangular de dimensões b e d)
 (CP circular de raio R)
σrf =
3.F f .L
2.b. d2
σrf =
Ff .L
π.R3
Onde:
 – é a carga aplicada na fratura.
L – é a distância entre os pontos de apoios.
R – raio do círculo (CPs circulares).
b e d – dimensões do retângulo (CPs retangulares).
Ff
 VERIFICANDO O APRENDIZADO
1. Um ensaio de �exão de três pontos será realizado em um cerâmico, a zircônia ( ).
O limite de resistência à �exão é de 900 MPa. Os corpos de prova (CPs) utilizados
apresentam seção circular. A expressão para determinar a resistência à �exão é dada por:
ZrO2
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O primeiro CP apresenta raio 20% maior que o segundo e os comprimentos entre os
pontos de apoio (L) são iguais para os dois corpos de prova. O ensaio é levado até a fratura
dos CPs. Assim, a razão entre as cargas aplicadas para a ruptura no primeiro e no segundo
CPs é igual a:
Responder
σrf =
Ff .L
π.R3
2. Os materiais utilizados na Engenharia podem ser divididos em quatro grandes grupos:
os metais (ferrosos e não ferrosos), os polímeros, os cerâmicos e os compósitos. Esses
materiais têm várias aplicações nos diversos ramos da Engenharia. Sobre esses materiais,
são feitas as seguintes a�rmativas:
I. Uma estrutura possível para os materiais cerâmicos é a AX, onde A é um cátion e X um
ânion. Dentro dessa classe, existem algumas estruturas particulares, como a blenda de
zinco (ZnS).
II. O dióxido de silício, conhecido popularmente como sílica, é formado tendo como
elemento de repetição o tetraedro do silicato e apresenta três variações: quartzo,
cristobalita e tridimita.
III. Os cerâmicos apresentam elevada dureza, mas em geral, antes da fratura (no ensaio de
1,000A)
1,200B)
1,440C)
1,728D)
1,800E)
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tração), ocorre considerável deformação plástica.
São corretas
Responder
MÓDULO 3
 De�nir materiais compósitos
MATERIAIS COMPÓSITOS
apenas a a�rmativa I.A)
apenas a a�rmativa III.B)
apenas as a�rmativas I e II.C)
apenas as a�rmativas II e III.D)
apenas as a�rmativas I e III.E)
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OS COMPÓSITOS NA ENGENHARIA
Os materiais compósitos passaram a fazer parte dos grupos de materiais utilizados na Engenharia (metal,
polímero e cerâmicos) há pouco mais de 60 anos. De maneira geral, os materiais compósitos são formados por
duas fases, denominadas matriz e dispersa. Além disso, os materiais constituintes do compósito não se
dissolvem um no outro. A primeira fase é contínua (matriz) e a outra fase (dispersa) encontra-se distribuída ao
longo da matriz. A Figura 33 apresenta, de forma esquemática, um compósito. Note a fase dispersa com reforço
na forma de �bras.
 Figura 33 - Representação de compósitos
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 Figura 34 - Classi�cação dos compósitos
De acordo com Callister, um compósito pode ser considerado qualquer material multifásico que exibe as
propriedades de ambos (sinergia). As propriedades do compósito dependem das propriedades das fases, da
quantidade relativa das fases e da geometria da fase dispersa. Uma classi�cação possível para os compósitos é a
seguinte: reforçados com partículas, reforçados com �bras e estrutural. A Figura 34 apresenta um pequeno
esquema da classi�cação dos compósitos e suas subdivisões.
COMPÓSITOS REFORÇADOS COM PARTÍCULAS
Compósitos reforçados com partículas grandes
É uma das classes para os compósitos reforçados por partículas (ver Figura 34). Callister e Rethwisch (2016), em
sua obra, a�rmam que, na maioria desses compósitos, a fase dispersa (as partículas grandes) apresenta maior
dureza que a matriz. A tensão na matriz, nas proximidades dos agregados, é parcialmente transferida a eles. Um
exemplo clássico na Engenharia é o concreto, compósito em que a fase contínua (matriz) é o cimento e a fase
dispersa é composta pelos agregados (areia e brita). A Figura 35 apresenta o concreto, em que é fácil perceber,
antes da cura, o cimento e a brita.
 Figura 35 - Exemplo do compósito denominado concreto.
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Saiba mais
O concreto apresenta limite de resistência à compressão bem
superior ao seu limite de resistência à tração. Uma maneira de
aumentar sua resistência à tração é a inclusão, na matriz, de alguns
materiais metálicos, tais como vergalhões, malhas metálicas, barra
etc.
Callister e Rethwisch (2016), em sua obra, descrevem outra forma de
aumentar a resistência do concreto, por meio de introdução de
tensões residuais no elemento estrutural. É o concreto protendido.
Observe a Figura 36.
 Figura 36 - Concreto protendido
Compósitos reforçados por dispersão
Nesses compósitos, a fase dispersa é formada por �nos agregados uniformemente distribuídos na matriz. É
comum a utilização em matrizes metálicas. Um dos aspectos a se destacar nesses compósitos é que a matriz e a
fase dispersa, geralmente, não reagem quimicamente, nem mesmo a altas temperaturas. Assim, as propriedades
do material compósito são mantidas em uma grande faixa de temperatura. De acordo com Van Vlack (2000), em
sua obra, a empresa DuPont desenvolveu uma metodologia para conseguir o níquel reforçado com o óxido de tório
( ) que apresenta elevada resistência a altas temperaturas. A Figura 37 apresenta o grá�co do limite de
resistência versus temperatura para três materiais: prata pura, prata reforçada com monocristais de alumina e
prata reforçada por dispersão.
ThO2
 Figura 37 - Grá�co limite de resistência versus temperatura.
É fácil perceber a diferença do limite de resistência para os dois compósitos com o aumento da temperatura. A
500°F, por exemplo, os compósitos apresentam limites de resistência cerca de cinco vezes maior do que o da
prata pura.
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COMPÓSITOS REFORÇADOS COM FIBRAS
Para essa classe de compósitos, a fase dispersa é formada por �bras. Em geral, esses compósitos almejam
resistênciaespecí�ca alta, demandada pela indústria aeroespacial. Como nos compósitos em geral, as
propriedades das fases são importantes. No caso das �bras, outro aspecto é relevante, o seu comprimento. O
denominado comprimento crítico da �bra ( ) é determinado pela seguinte expressão:lc
lc =
σf . d
2.τc
Onde:
d – diâmetro da �bra
 – limite de resistência à tração da �bra.
 – resistência da ligação matriz – �bra.
O reforço proporcionado pela �bra é proporcional ao comprimento dela, ou seja, quanto maior seu comprimento,
maior a sua efetividade no reforço do material. Desse modo, as �bras são classi�cadas em contínuas, quando o
comprimento é cerca de 15 vezes maior que o tamanho crítico e curtas. As �bras contínuas são mais
efetivas como reforço.
σf
τc
I > 15 ⋅ lc
Além do comprimento da �bra, outros fatores in�uenciam na resistência dos compósitos com a fase dispersa de
�bras, a saber: orientação das �bras, concentração das �bras e distribuição das �bras. A Figura 38 apresenta
algumas variações para a fase dispersa �bra: contínuas alinhadas, descontínuas ou curtas alinhadas, e curtas com
distribuição aleatória.
 Figura 38 - Orientação das �bras na matriz de um compósito.
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Atenção
É importante ressaltar a anisotropia presente nos materiais
compósitos. Se, na fabricação dos compósitos, as �bras
apresentam-se alinhadas na direção longitudinal, as propriedades
nessa direção serão superiores às da direção transversal.
Uma �bra amplamente utilizada para a fabricação de compósitos
avançados de matriz polimérica é a de carbono, pois as �bras de
carbono apresentam maiores módulo especí�co e resistência
especí�ca, entre todas as �bras de reforço.
Comportamento mecânico de compósitos reforçados com �bras
Nesse tópico, será visto o comportamento mecânico de uma �bra frágil e uma matriz dúctil, a partir do ensaio de
tração convencional. A Figura 39 mostra o grá�co tensão versus deformação característico.
Analisando a Figura 39, é possível perceber o comportamento frágil da �bra e o dúctil da matriz. A resistência à
fratura em tração para a �bra e para a matriz e as deformações associadas estão mostradas na Figura 39. Outras
propriedades podem ser extraídas do grá�co, como os módulos de elasticidade e as tensões de escoamento.
 Figura 39 - Grá�co tensão versus deformação para uma �bra frágil e uma matriz dúctil.
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Percebam que, individualmente, cada um desses materiais (o da �bra e o da matriz) tem aplicações próprias.
Contudo, ao serem unidas para originarem o compósito, as propriedades tornam-se intermediárias, como visto na
Figura 40.
A partir do ensaio de tração do compósito, formado pela matriz e pelas �bras citadas anteriormente, constrói-se o
diagrama tensão versus deformação, que é superposto aos da �bra e da matriz. É possível notar que o compósito
tem um módulo de elasticidade maior que o da matriz, porém menor que o da �bra. No estágio denominado I, a
�bra e a matriz estão se deformando elasticamente. No estágio II, a �bra continua a se deformar elasticamente,
mas a matriz inicia a deformação plástica. Em geral, o compósito inicia a sua falha com a fratura das �bras que
ocorrem conforme as imagens 39 e 40, em .
 Figura 40 - Grá�co tensão versus deformação de um compósito reforçado com �bras.
εf
COMPÓSITOS ESTRUTURAIS
Essa classe de compósitos é representada por dois tipos principais: os laminados e os painéis- sanduíche. A
constituição desses compósitos pode ser de materiais homogêneos e de materiais compósitos, e suas
propriedades dependem não somente das propriedades dos materiais constituintes, mas também da geometria
dos elementos estruturais.
Compósitos laminados
São formados por lâminas com direções preferenciais. Ocorre o empilhamento das camadas com mudança na
orientação. Por exemplo, uma camada na direção longitudinal, a próxima defasada de etc. As camadas são
unidas e formam um único material com uma característica a ser destacada: a resistência do compósito laminado
não é alta em apenas uma direção preferencial. Ocorre nas orientações em que as camadas foram sendo
superpostas. A Figura 41 apresenta, esquematicamente, um compósito laminado em que as lâminas são
colocadas, alternadamente, nas direções longitudinal e transversal.
300
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 Figura 41 - Compósito estrutural laminado.
 Figura 42 - Seção transversal de um compósito estrutural painéis - sanduíche.
Compósitos painéis-sanduíche
A partir da obra do autor Callister e Rethwisch (2016), essa classe de compósitos é utilizada como vigas ou painéis
de baixo peso, com rigidez e resistência altas. Em linhas gerais, os compósitos painéis-sanduíche apresentam um
núcleo e duas camadas externas (faces). Como regra, as faces são constituídas de materiais com rigidez e
resistência relativamente altas, enquanto o núcleo é de material leve e apresenta baixo módulo de elasticidade.
Para as faces, ligas de alumínio, aço, titânio etc. são normalmente utilizadas, conferindo alta rigidez e resistência à
estrutura. Para o núcleo, resinas epóxi, madeira e colmeias. Observe, na Figura 42, um desenho esquemático do
compósito estrutural painéis-sanduíche em que são destacados o núcleo e as faces.
 VERIFICANDO O APRENDIZADO
1. Os compósitos são formados por dois materiais distintos apresentando duas fases: a
matriz e a dispersa. Uma das possibilidades é que o compósito seja formado por uma
matriz polimérica e reforçado com �bras. A respeito desse tema, são feitas as seguintes
a�rmativas:
I. Supondo uma matriz dúctil e uma �bra frágil, o compósito irá falhar quando as �bras
iniciarem a fratura.
II. Considerando a matriz dúctil e a �bra frágil, o compósito apresentará, por exemplo,
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módulo de elasticidade intermediário entre o da matriz e o da �bra.
III. O principal objetivo de um compósito de matriz dúctil e �bra frágil é que a deformação
plástica do compósito seja, pelo menos, igual à deformação plástica da matriz.
São corretas as a�rmativas
Responder
2. Nas últimas décadas, os materiais compósitos têm aumentado sua participação em
aplicações aeroespaciais, em razão das características resultantes das propriedades
combinadas dos materiais constituintes. Sobre esse tema, são feitas as seguintes
a�rmativas.
I. Os compósitos estruturais do tipo painéis-sanduíche são formados por duas faces
externas coladas sobre o núcleo, que pode ser de espumas poliméricas, madeira ou
colmeia, e apresentam, como principais características, elevada rigidez à �exão e baixa
densidade.
II. A isotropia está presente nos materiais compósitos, ou seja, independentemente da
direção, as propriedades apresentam valores relativamente iguais.
III. Os compósitos em que a fase dispersa é formada por �bras geralmente apresentam
resistência especí�ca alta. No caso da fase dispersa de �bras, o seu comprimento é
importante. Fibras curtas são mais e�cientes que �bras longas.
São corretas as a�rmativas
apenas a a�rmativa I.A)
apenas a a�rmativa II.B)
apenas as a�rmativas I e II.C)
apenas as a�rmativas II e III.D)
apenas as a�rmativas I e III.E)
apenas a a�rmativa I.A)
apenas a a�rmativa II.B)
apenas a a�rmativa III.C)
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MÓDULO 4
 Relacionar materiais não metálicos e suas
aplicações em Engenharia
MATERIAIS NÃO METÁLICOS E SUAS APLICAÇÕES EM
ENGENHARIA.
apenas as a�rmativas I e II.D)
apenas as a�rmativas I e III.E)
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APLICAÇÕES DOS MATERIAIS CERÂMICOS
No módulo 2, descrevemos algumas propriedades relevantes dos materiais cerâmicos. Geralmente, suas
propriedades são distintas das outras classes de materiais (metais, polímeros e compósitos). Por exemplo, o alto
ponto de fusão dos cerâmicos os destacam para a utilização a altas temperaturas, como o revestimento externo
do ônibus espacial que �ca submetido a altas temperaturas em sua reentrada na atmosfera terrestre. A Figura 43
apresenta de maneira esquemática a classi�cação de acordo com sua aplicabilidade.
 Figura 43 - Classi�cação do cerâmicos em função de sua aplicabilidade.
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Vidros
São formados por silicatos não cristalinos com adição de alguns óxidos, sendo os mais comuns e .
Pelo fato de ter fabricação simples e alta transparência, os vidros têm aplicações bem cotidianas: lentes para
óculos, travessas culinárias, �bras de vidro etc. Observe as imagens 44 e 45.
CaO Na2O
 Figura 44 - Aplicação de vidros – lentes.
 Figura 45 - Fibras de vidro.
Vidrocerâmicas
Em geral, vidros inorgânicos podem sofrer um tratamento térmico denominado de cristalização, tornando-se um
material policristalino. A partir desse tratamento térmico, algumas características são potencializadas, entre as
quais: alta resistência mecânica, baixo coe�ciente de expansão térmica, elevada resistência a altas temperaturas e
capacidade dielétrica elevada.
Em virtude do baixo coe�ciente de expansão térmica, as vidrocerâmicas têm baixa probabilidade de sofrerem
choque térmico e, em conjunto com a alta resistência mecânica, são aplicadas em travessas culinárias que serão
levadas ao forno, tampas de fogões, vidros frontais do forno, substrato para o crescimento de �lmes �nos,
isolantes elétricos etc.
Produtos à base de argilas
A argila é uma matéria-prima abundante na natureza. Os produtos à base de argila classi�cam-se como produtos
estruturais e louças brancas. Os estruturais têm aplicabilidade na construção civil e nas tubulações de esgoto. Já
a classe das louças brancas é amplamente utilizada como peças sanitárias. Observe as imagens 46 e 47, em que
algumas aplicações são apresentadas.
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 Figura 46 - Tijolos de argila.
 Figura 47 - Louças brancas.
Refratários
Como foi visto em módulo anterior, os cerâmicos refratários apresentam três importantes características:
resistência a altas temperaturas, inércia química elevada a altas temperaturas e capacidade de isolamento térmico
alta. Em função dessas propriedades, os refratários podem ser utilizados em tijolos para fornos, tetos de fornos
para a produção de aços, cadinhos para aquecimento etc. Observe a Figura 48, em que refratários são utilizados
em um forno.
 Figura 48 - Fornos com refratários.
 Figura 49 - Esmeril com superfície de cerâmicos.
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Abrasivos
Os cerâmicos abrasivos destacam-se mecanicamente pelas elevadas dureza e resistência ao desgaste. De acordo
com Callister, essa classe de cerâmico deve possuir tenacidade elevada a �m de que as partículas abrasivas não
fraturem durante a utilização. Vários são os exemplos dessa classe de materiais: o diamante, o carbeto de
tungstênio, o óxido de alumínio etc. Em virtude das propriedades citadas anteriormente, tem grande aplicabilidade
em discos de esmerilhamento. A Figura 49 mostra um esmeril em que a superfície apresenta material cerâmico
abrasivo.
Note que, durante a utilização do esmeril, altas temperaturas são alcançadas. Assim, propriedades refratárias são
desejáveis.
Cimentos
Os cimentos inorgânicos apesentam uma série de exemplos: o cimento, gesso, cal etc. Os cimentos apresentam-
se como um sólido em pó que, adicionado à água, formam uma mistura pastosa que, posteriormente, cura
(enrijece). Um de seus empregos é, na fase líquida, ter alguns materiais agregados como a areia e a brita. Após a
cura, o cimento é a matriz e os agregados as fases dispersas. Esse material é denominado concreto (material
compósito). A Figura 50 apresenta o concreto reforçado por malhas de aços.
 Figura 50 - Concreto reforçado com malha de aço.
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Cerâmicas avançadas
Além das propriedades inerentes aos cerâmicos tradicionais, as cerâmicas avançadas apresentam algumas
outras propriedades (elétricas, magnéticas e ópticas) que ampliam o espectro de utilização na Engenharia.
Alguns exemplos de aplicações são os dispositivos microeletrônicos integrando peças tipicamente mecânicas,
como engrenagens, eixos, membranas com dimensões de alguns micrômetros ( ). A Figura 51
mostra uma fotomicrogra�a realizada em um microscópio eletrônico de varredura (MEV).
μm = 10−6m
 Figura 51 - Fotomicrogra�a de peças feitas a partir de cerâmicas avançadas.
 Figura 52 - Teste de airbag.
Em geral, as cerâmicas avançadas são amorfas, como os carbonetos de silício. Os acelerômetros utilizados nos
sistemas de airbag de automóveis apresentam essa integração, em nível micrométrico, de dispositivos eletrônicos
e mecânicos. A Figura 52 mostra o teste de um airbag.
Outra aplicação das cerâmicas avançadas é a confecção das esferas do rolamento, normalmente feitas de nitreto
de silício .(Si3N4)
Saiba mais
Têmpera do vidro é um tratamento térmico em que o vidro é
aquecido acima da transição vítrea, mas inferior à temperatura de
amolecimento. Em seguida, ocorre um resfriamento brusco. Desse
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modo, tensões residuais compressivas são introduzidas na superfície
do vidro, di�cultando, por exemplo, o crescimento de microtrincas.
Na região central, as tensões são trativas. A Figura 53 apresenta a
seção transversal de um vidro temperado mostrando a distribuição
de tensões residuais. Note que nas superfícies as tensões são
compressivas.
 Figura 53 - Distribuição de tensões residuais no vidro
temperado.
APLICAÇÕES DOS POLÍMEROS
Nos módulos anteriores, estudamos as estruturas e as propriedades dos polímeros. Em função desses
parâmetros, existem várias aplicações dessa classe de material na Engenharia. Uma aplicação bastante usual é
como revestimento de superfícies de peças, protegendo-as da degradação. Outra aplicação é como adesivo para a
união de duas ou mais peças. Os polímeros mais utilizados para essa união são o silicone e as resinas epóxi,
sendo essa união muito demandada pelas indústrias aeroespacial, automotiva e de construção.
Outra característica dos polímeros muito demandada em aplicações na Engenharia é sua baixa condutividade
térmica. Assim, esses materiais na forma de espuma podem ser utilizados como isolantes térmicos.
A classe de polímeros avançados é representada pelo polietileno de ultra alta massa molecular, os cristais líquidos
poliméricos e os elastômeros termoplásticos. O polietileno de ultra alta massa molecular tem aplicações na
indústria de defesa (coletes e capacetes), como buchas, rotores de bomba etc. Os cristais líquidos poliméricos
têm uma aplicação muito presente no dia a dia, que são os monitores de cristal líquido (LCD). A Figura 54
apresenta um monitor com display de cristais líquidos de polímeros.
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 Figura 54 - Aplicação dos cristais líquidos poliméricos.
 Figura 55 - Para-choques de um automóvel – aplicação de elastômerosplásticos.
Conforme Callister, os elastômeros termoplásticos são uma classe de material polimérico que exibe, nas
condições ambientes, comportamento elastomérico, mas que têm natureza termoplástica. A Engenharia aplica os
elastômeros plásticos em para-choques de automóveis, em conexões elétricas, juntas, gaxetas etc. A Figura 55
mostra a aplicação dos elastômeros plásticos nos acabamentos externos de um automóvel.
Atenção
Kevlar é um polímero registrado pela empresa DuPont. É uma �bra
sintética de aramida com resistência especí�ca muito alta. Uma das
aplicações é nas blindagens. A Figura 56 apresenta um tecido de
Kevlar com o dano provocado por um projétil.
 Figura 56 - Tecido formado por �bras de Kevlar.
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APLICAÇÕES DOS COMPÓSITOS
Em módulo anterior, foi realizado um estudo dos materiais compósitos que, em linhas gerais, são formados pela
união de dois ou mais materiais em que um é a fase contínua, matriz, e o outro a fase dispersa, reforços. As
matrizes do compósito podem ser de materiais metálicos, cerâmicos e poliméricos. Dessa forma, a utilização
apresenta grande variabilidade.
Conforme Callister, em sua obra, os cermetos são um tipo de compósito com matriz metálica e fase dispersa
composta de materiais cerâmicos. É muito comum que o metal da matriz seja o cobalto (Co) e o cerâmico da fase
dispersa, o carbeto de tungstênio (WC). A principal aplicação dos cermetos é para ferramentas de corte de aços
com alta dureza. Esses compósitos suportam altas temperaturas geradas no corte do aço. A Figura 57 mostra as
ferramentas de corte de cermeto.
 Figura 57 - Ferramentas de corte de compósitos (cermeto).
 Figura 58 - Concreto asfáltico.
Como já foi estudado, o concreto e o concreto armado são compósitos com ampla utilização como elemento
estrutural na construção civil. Há também o concreto asfáltico, cuja principal utilização é na pavimentação de ruas,
estradas e rodovias. A Figura 58 mostra a pavimentação de uma estrada utilizando o concreto asfáltico.
Compósitos com matriz polimérica reforçados com �bras de vidro, contínuas ou curtas, apresentam resistência
elevada, mas a rigidez não acompanha. Desse modo, o campo de aplicação �ca reduzido, sendo suas principais
aplicações nas confecções de carrocerias de carro, de cascos de barcos, de recipiente etc. A Figura 59 mostra a
carroceria de um carro confeccionada com compósito de matriz polimérica e reforço de �bra de vidro.
 Figura 59 - Carroceria de carro feita de compósito reforçado com �bra de vidro.    
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 Figura 60 - Colete balístico de compósito de �bras de Kevlar.
A �bra de aramida, conhecida como Kevlar, é usada como fase dispersa para compósitos de matriz polimérica,
normalmente epóxi ou poliésteres. Duas características relevantes desses compósitos são a alta tenacidade e
elevada resistência ao impacto, sendo suas aplicações mais usuais a confecção de coletes balísticos, blindagens
balísticas, vasos de pressão etc. A Figura 60 mostra um colete com vários projéteis retidos pelo compósito com
Kevlar (cor característica amarela).
Compósitos em que a matriz polimérica é fenólica têm, entre outras propriedades, a alta resistência a
temperaturas elevadas. Dessa forma, a indústria aeroespacial é grande consumidora para utilização na tubeira de
foguetes, em que ocorre a exaustão dos gases queimados, a altas temperaturas. Observe, na Figura 61, um
foguete e a parte de exaustão dos gases.
 Figura 61 - Tubeiras de um foguete
 VERIFICANDO O APRENDIZADO
1. Os vidros são cerâmicos que podem apresentar defeitos inerentes ao processo de
fabricação deles. Durante sua utilização, a peça de vidro vai recebendo energia e,
consequentemente, uma trinca vai crescendo e, catastro�camente, ocorre a fratura da
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peça. Uma das maneiras de aumentar a resistência dos vidros é
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2. Os polímeros são macromoléculas amorfas ou com algum grau de cristalinidade. Uma
parte dos polímeros são classi�cados como avançados. Sobre essa classe de polímeros,
são feitas as seguintes a�rmativas.
I. O polietileno de ultra alta massa molecular é um polímero avançado, com aplicação na
indústria de defesa para a confecção de coletes balísticos e capacetes.
II. Os cristais líquidos poliméricos são polímeros avançados recém-descobertos e que
ainda não são utilizáveis na Engenharia.
III. Os polímeros avançados denominados elastômeros plásticos apresentam grande
utilização na indústria automobilística (para-choques, juntas e gaxetas).
São corretas as a�rmativas
realizar o tratamento de têmpera para que tensões residuais sejam introduzidas de tal forma
que nas superfícies sejam trativas e na região central compressivas.
A)
realizar o tratamento de têmpera para que tensões residuais sejam introduzidas de tal forma
que nas superfícies sejam compressivas e na região central trativas.
B)
realizar o tratamento de normalização para que tensões residuais sejam introduzidas de tal
forma que nas superfícies sejam trativas e na região central compressivas.
C)
realizar o tratamento de normalização para que tensões residuais sejam introduzidas de tal
forma que nas superfícies sejam compressivas e na região central trativas.
D)
realizar o tratamento de recozimento para que tensões residuais sejam introduzidas de tal
forma que nas superfícies sejam trativas e na região central compressivas.
E)
apenas a a�rmativa II.A)
apenas a a�rmativa III.B)
apenas as a�rmativas I e II.C)
apenas as a�rmativas II e III.D)
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CONCLUSÃO
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Neste conteúdo, foi feita uma introdução ao estudo dos materiais não metálicos: os polímeros, os cerâmicos e os
compósitos.
Na primeira parte, apresentamos os materiais poliméricos, os principais tipos (linear, rami�cados e com ligações
cruzadas) e a in�uência em suas propriedades. O caráter amorfo foi enfatizado, assim como a expressão
matemática para determinação do percentual de cristalinidade de um polímero
Na sequência, estudamos a estrutura cristalina dos materiais cerâmicos, as propriedades mecânicas e o ensaio de
�exão de três pontos que dá origem a uma expressão matemática que determina a resistência do cerâmico à
�exão.
No módulo 3, apresentamos o material denominado compósito que, em linhas gerais, é a união de dois materiais,
sendo uma fase contínua (a matriz) e a outra dispersa (os reforços). As variações para a fase dispersa foram
apresentadas e, em particular, o concreto foi apresentado como um exemplo típico de cerâmicos. O estudo, por
meio da curva tensão versus deformação, foi feito para uma matriz e para uma �bra e, depois, relacionando-se
com o compósito formado a partir dos dois. Por �m, destacamos as principais aplicações dos polímeros,
cerâmicos e compósitos na Engenharia.
apenas as a�rmativas I e III.E)
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PODCAST
Agora, o especialista Julio Cesar José Rodrigues Junior fará um resumo
sobre o conteúdo abordado.
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REFERÊNCIAS
CALLISTER, W. D.; RETHWISCH, D. G. Ciência e Engenharia de Materiais: uma Introdução. 8. ed. Rio de Janeiro:
LTC, 2016.
VAN VLACK, L. H. Princípios de Ciência dos Materiais. 13. ed. São Paulo: Edgard Blücher, 2000.
ZOLIN, I. Materiais de construção: mecânica. 3. ed. Santa Maria: Universidade Federal de Santa Maria, Colégio
Técnico Industrial de Santa Maria, 2011.
EXPLORE+
Explore um pouco mais sobre as propriedades dos materiais não metálicos na indústria, lendoos seguintes
artigos:
Polímeros do futuro: tendências e oportunidades, de Fátima S. Cordebello
Importância dos materiais cerâmicos na nossa sociedade, de Tulio Matencio.
Usinabilidade de materiais compósitos poliméricos para aplicações automotivas, de Juan Carlos Horta
Gutiérrez, Juan Carlos Rubio, Paulo Eustáquio de Faria e João Paulo Davim.
CONTEUDISTA
Julio Cesar José Rodrigues Junior
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https://stecine.azureedge.net/repositorio/02594/index.html
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