Aula 0 - Polimeros e Exercicios

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CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
AULA 00 - APRESENTAÇÃO
Profa. Kelly Cristina dos Prazeres
Prazeres_kelly@uni9.pro.br
1 - Apresentação da disciplina; Conceituação de ciência e
engenharia de materiais;
A importância dos materiais na evolução da humanidade. A idade
da pedra. A idade do cobre. A idade do bronze. A idade do ferro.
Novos desenvolvimentos de materiais.
Plano de Ensino
2 - Átomos – estrutura atômica; Ligações químicas – iônicas, metálicas,
covalentes e secundárias;
Classificação dos materiais; Propriedades dos materiais e sua relação com
as ligações químicas;
3- Introdução às propriedades dos materiais: propriedades mecânicas, 
elétricas, térmicas, magnéticas, ópticas; Propriedades mecânicas –
deformação elástica e deformação plástica. Conceitos de tensão e 
deformação; 
6 - Propriedades Elétricas: condutividade elétrica, resistividade elétrica;
5 - Propriedades Mecânicas dos materiais cerâmicos e poliméricos;
Ensaios de compressão e flexão;
4 - Propriedades Mecânicas dos materiais metálicos; Ensaios
de tração, dureza e fluência. Fratura em materiais metálicos,
ensaios de impacto e fadiga; Exemplos: naufrágio do Titanic,
barra de direção do acidente do Ayrton Senna.
7 - Propriedades Térmicas: a capacidade térmica, a expansão ou dilatação
térmica, a condutividade térmica, o choque térmico.
8 - Propriedades ópticas: Refração, reflexão, absorção e transmissão; 
9 - Propriedades Magnéticas: comportamento magnético dos materiais; 
10 - Resistência à corrosão, degradação e desgaste; 
11 - Classificação e aplicação dos materiais metálicos; Materiais
ferrosos e não ferrosos; Exemplos de aplicações: lata de refrigerante
de alumínio, ligas aeronáuticas, fios condutores de eletricidade;
12 - Exemplos de aplicações de aços: ligas automotivas de alta resistência,
cabos de sustentação de pontes estaiadas, aços bake hardening no
revestimento de automóveis; Sistema de classificação segundo as normas
ABNT;
13 - Classificação e Aplicação dos Materiais Cerâmicos; Exemplos de
aplicação: vidros laminados e vidros temperados, revestimento de ônibus
espacial, fibra de carbono em bicicletas;
14 - Classificação e Aplicação dos Materiais poliméricos e
compósitos; Exemplos de aplicação: materiais aeronáuticos,
raquetes de tênis;
15 - Classificação e Aplicação dos Materiais semicondutores e 
componentes eletrônicos; 
16 - Materiais Avançados, biomateriais, materiais biodegradáveis e 
recicláveis; 
17 - Nanotecnologia: propriedades, desenvolvimento e aplicações; 
Referências Bibliográficas
• [1] Callister JR., W. D., “Ciência e engenharia de
materiais: uma introdução”. 8ª ed., Rio de Janeiro, LTC,
2013.
• [2] Callister Júnior, William D.; RETHWISCH, David G.
Fundamentos da ciência e engenharia de materiais : uma
abordagem integrada. 4. ed. Rio de Janeiro : LTC, 2014.
• [3] Padilha, Ângelo Fernando. Materiais de engenharia:
microestrutura e propriedades. São Paulo: Hemus, 2007.
• [4] Van Vlack, L. H., “Princípios de Ciência e tecnologia
dos materiais”. 4ª ed.,Rio de Janeiro, 2003.
Regras Gerais
• Teremos atividades para nota durante as aulas;
• Listas de exercícios serão disponibilizadas na
Central do Aluno;
• O material trabalhado em aula ficará na Central
do Aluno.
Ciência e Tecnologia dos Materiais
• Por que estudar os materiais em 
engenharia???
PROPRIEDADES DOS MATERIAIS
➢ mecânica – desempenho à choques mecânicos,
deformação, dureza, torção, etc;
➢ elétrica – condutividade e resistividade elétricas;
➢ térmica – condução térmica e resistência ao calor;
➢ magnética – ferromagnetismo, paramagnetismo e
diamagnetismo;
➢ óptica – opacidade, translucidez e transparência;
➢ deteriorativa – resistência química à agentes externos,
tais como gases, radiação e líquidos.
O que é a Ciência e
Tecnologia dos Materiais?
É a ciência que trata da produção, caracterização,
conformação e melhoria de materiais de interesse do
homem. A engenharia, utiliza-se de processos que
visam melhorar as propriedades do material, de modo a
produzir objetos com alto rendimento.
• Necessidades básicas do ser humano: alimento, 
energia e materiais;
• Categorização das civilizações em função da 
utilização dos materiais;
• Inicialmente acesso apenas a um número limitado de 
materiais (ex. pedra, madeira, argila, peles);
• Técnicas para produção de materiais (metais e 
cerâmicas);
• Evolução rápida.
Histórico
Ferramentas feitas à base de pedra
➢ Entre 5000 e 3000 a.C. – forno de “alta
temperatura” - permite a fundição dos metais;
➢ Era Cristã - sete metais: cobre, ouro, prata,
chumbo, estanho, ferro e mercúrio.
Ouro e cobre utilizados como armas, 
ferramentas e utensílios (5500 a.C.).
Fusão do ouro
• Utilização do fogo para conformação 
do cobre (5000 a.C.);
• Molde mais antigo (4000 a.C.).
Redução de minério de cobre (Egito 3500 a.C.).
Bronze: primeira liga feita com a combinação 
de elementos (3000 a.C.).
• Fabricação do ferro (rodas de ferro 1450 
a.C.);
• 1500 – Era da produção de aço.
Cronologia do uso de materiais pelo homem.
Materiais sólidos (classificação baseada na estrutura atômica e nas
ligações químicas presentes em cada grupo):
➢ materiais metálicos,
➢ materiais cerâmicos,
➢ materiais poliméricos ou plásticos,
➢ materiais compósitos e
➢ materiais semicondutores.
Produção de aço
A) Metais
Combinações de elementos metálicos / elétrons livres.
Propriedades:
i) Bons condutores de eletricidade;
ii) Bons condutores térmicos;
iii) Não transparentes à luz visível;
iv) Alta resistência mecânica, deformação elástica e plasticidade.
Vergalhões de Aço Fios de Cobre Chapas de liga de alumínio
B) Cerâmicas
Compostos entre elementos metálicos e não-metálicos: eles
são muito frequentemente óxidos, nitretos e carbetos.
Propriedades:
i) Isolantes térmicos;
ii) Isolantes elétricos;
iii) Baixa resistência mecânica, ou seja, materiais duros;
iv) Apresentam transparência e translucidez.
Cristal de Quartzo
Objetos feitos de material cerâmica
Panela de Cerâmica
C) Polímeros
Plástico e a borracha - compostos orgânicos baseados em
carbono, hidrogênio, e outros elementos não metálicos.
Propriedades:
i) Grandes estruturas moleculares;
ii) Alta flexibilidade;
iii) Baixa resistência Mecânica;
iv) Baixo ponto de fusão comparado à metais e à cerâmicas.
Colete feito de Kevlar®
Filme de PP
Grânulos de PS coloridos
A borracha é um exemplo de um
polímero natural.
Objetos produzidos por polímeros artificiais.
Pesquise: Com base em pesquisa, encontre o
significado das siglas PE, PC, PET, ABS,
PEAD, PEBD, TEFLON® (PTFE).
Pesquise: Qual a diferença entre plásticos
de engenharia e plásticos commodities?
1) Vulcanização da Borracha: o que é?
Quem o criou? Qual a melhoria na borracha
natural?
2) PET: o que é? Por que foi
desenvolvida?
3) NYLON ou
poliamida: o que é?
Quem a criou? Por que
foi desenvolvida?
Wallace Hume Carothers, em 1935. O
acrônimo Nylon mais famoso é Now
You’ve lost, Old Nippon.