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Propriedades Elétricas e Térmicas dos Materiais

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Propriedades Elétricas e Térmicas dos Materiais
Alunos: 
Igor Adriano
Izabeli Barros
Naomi França
Victor Lucas
Camila Reis
Introdução
Propriedades térmicas
Condutividade Térmica
transmitir mais ou menos calor
Ag, Cu, Al, latão, Zn, aço e Pb 
Dilatação
coeficiente de dilatação térmica
Linear
superficial 
volumétrico
Introdução
Propriedades Elétricas
Condutividade Elétrica
Transporte de cargas elétricas
Condutores
Isolantes
Metais
Os metais possuem muitas propriedades características 
dependem do tipo da estrutura e do tipo de ligação dos metais.
Retículos cristalinos
Cada átomo fica circundado por 8 ou 12 outros átomos
Nuvem de elétrons livres 
Condutividade Elétrica
Condutividade Térmica
Ponto de Ebulição
CERÂMICAS
Compostos entre elementos metálicos e não-metálicos
óxidos, nitretos e carbetos.
Minerais de argilas, cimento e vidro
Materiais são tipicamente isolantes de eletricidade e calor
Mais resistentes a altas temperaturas e ambientes rudes
Duras e Frágeis
CERÂMICAS
Propriedades Térmicas
Capacidade Calorífica (c) ou capacidade Térmica
1º C. [cal/g ºC] 
depende de variáveis internas aos materiais 
energia rotacional e vibracional dos átomos
mudanças de níveis energéticos dos elétrons
Fator que mais influencia é a porosidade
já que muitos cerâmicos maciços tem comportamento semelhante em relação à capacidade térmica
CERÂMICAS
Propriedades Térmicas
Condutividade Térmica
Taxa de fluxo calórico que atravessa o material
cal/s/cm2/ºC/cm ou W/mK.
Transmissão de energia térmica é realizada por “fonons” 
fonons são a quantificação da energia térmica transmitida pela vibração térmica da estrutura interna, ou designa um quantum de vibração em um retículo cristalino rígido.
CERÂMICAS
Fatores que afetam a condutividade térmica dos cerâmicos
Pesos atômicos
Materiais cerâmicos com menor pesos atômicos e compostos de átomos com pesos atômicos próximos apresentam melhor condutividade.
Efeito da temperatura
Em cerâmicos maciços (poucos porosos) a condutividade diminui com o aumento de temperatura (menor caminho livre médio).
Em cerâmicos muito porosos aumenta com a temperatura (aumenta a parcela de transmissão por radiação através dos poros
Efeito da porosidade
Quanto maior a porosidade menor a condutividade térmica.
CERÂMICAS
Fatores que afetam a condutividade térmica dos cerâmicos.
Influência da formação de solução sólida na condutividade.
Quanto maior o percentual solubilizado menor a condutividade térmica.
Influência da presença de impurezas na condutividade térmica.
Quanto maior o percentual de impurezas pior a condutividade.
Expansão térmica.
Depende da força (energia) das ligações químicas, sendo inversamente proporcional.
Logo as cerâmicas predominantemente covalentes são as que apresentam menor expansão térmica sofrendo menos problemas com choques térmicos
CERÂMICAS
Propriedades Elétricas
Maioria são Isolantes;
Alguns são semi-condutores;
Poucos são condutores.
Condutividade Elétrica
É determinada pelo número de transportadores de cargas (“n”), carga transportada por cada carregador (“q”) e a mobilidade das espécies transportadoras (“m”), ou “carregadores”.
CERÂMICAS
Propriedades Elétricas
Condutividade Eletrônica
Banda de energia está vazia ou cheia a condutividade eletrônica é zero.
Banda parcialmente preenchida é chamada de banda de condução.
Também aparece em alguns cerâmicos óxidos de metais de transição (ReO3, CrO2, TiO e VO).
Nos isolantes e semi-condutores existe um “GAP” de energia entre a camada mais externa preenchida por elétrons 
“GAP” impede o fluxo de elétrons entre a banda de valência e de condução, não havendo condução eletrônica.
ISOLANTES: O “GAP” é muito grande e os elétrons não saltam.
SEMI-CONDUTORES: O “GAP” é pequeno e os elétrons podem saltar em alta temperatura e alta voltagem.).
CERÂMICAS
Propriedades Elétricas
Fatores que afetam a condutividade elétrica dos cerâmicos.
Influência da temperatura
Com a elevação da temperatura a condutividade diminui 
Condutividade Iônica
O transportador da carga elétrica é o íon
Em geral ocorre nas cerâmicas ligadas ionicamente.
Os íons estão presos pela rede cristalina e pelas ligações químicas e para moverem-se necessitam de:
Alta temperatura (alta vibração térmica e defeitos)‏
Defeitos de ponto (interstícios vazios e vazios na rede)‏
Polímeros
Termoplásticos
Se amolecem quando aquecidos (e eventualmente se liquefazem) e se endurecem quando resfriados - processos que são totalmente reversíveis e podem ser repetidos. 
Aplicação simultânea de calor e pressão.
Degradação irreversível 
Termorrígidos
Se tornam permanentemente duros quando calor é aplicado e não se amolece no subsequente aquecimento
ligações cruzadas 
Polímeros
As ligações químicas são responsáveis pelas propriedades de condução ou não dos materiais
polímero só se torna um condutor 
Processo de dopagem
Oxidação
Redução
Característica principal Polímeros semicondutores
Mudança das propriedades 
óptica e elétrica
Eletrocromismo
As propriedades eletrônicas, singulares aos polímeros eletrônicos, advêm do fato de existir ao longo da cadeia principal a alternância de ligações simples e duplas (polímeros conjugados).
Polímeros
Os polímeros semicondutores 
flexibilidade e facilidade de processamento
propriedades ópticas e elétricas
Eles tornam realidade várias aplicações que seriam impossíveis com outros materiais
Revestimentos anticorrosivos 
Baterias ultraleves 
Dispositivos optoeletrônicos flexíveis (lasers, monitores de vídeo coloridos, fotocélulas e fotodetectores de grande área, janelas de transparência controlada, papel de parede luminoso, etc).
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