Miniseminario PAS

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Materiais Cerâmicos
Curso:
Engenharia Mecânica
Discentes:
Paulo Vinicius Lima de Siqueira Trindade
Vinícius Leão de Carvalho Cunha do Amaral
1
PAS
Propriedades elétricas e aplicações das cerâmicas em sensores 
2
Cerâmicas
Cerâmica vem da palavra grega keramus que significa coisa queimada;
Numa definição simplificada, materiais cerâmicos são compostos de elementos metálicos e não metálicos, com exceção do carbono. Podem ser simples ou complexos.
Propriedades elétricas
As propriedades elétricas dos materiais cerâmicos são muito variadas. Podendo ser:
isolantes: Alumina, vidro de sílica (SiO2)
semicondutores: SiC, B4C
supercondutores: (La, Sr)2CuO4, TiBa2Ca3Cu4O11
Estrutura
Pode ser definida pela:
 Magnitude da carga elétrica de cada íon;
 Os tamanhos relativos dos cátions e ânions;
 Cerâmicas estáveis : todos os ânions estão em contato com os cátions.
Estáveis
Instável
Estrutura
Número de coordenação – N.C.
É o número de ânions em contato com um cátion;
 São para materiais com ligações iônicas;
Esta ligado as relações geométricas entre os íons;
Estrutura
Número de coordenação – N.C.
Para estruturas onde os íons são iguais N.C. = 12, estrutura CFC ou HC;
Para estruturas onde os íons são diferentes N.C. dependerá da relação entre os raios; 
Estrutura
Para um número de coordenação específico há uma razão crítica rc/ra para a qual o contato entre os íons é mantido.
Estrutura
Estrutura cristalina do tipo AX:
Baseado nas estruturas cristalinas dos metais, elas são ocupadas parcialmente pelos átomos, sendo evidente ao observar os arranjos;
 Os ânions, de maior tamanho, estão posicionados em posições originais da rede e os cátions, de menor tamanho, nos interstícios;
Essa estrutura forma compostos cerâmicos simples;
A representa o cátion e X representa o ânion;
Estrutura
Estrutura
Estrutura cristalina do tipo AnXm:
Os mais simples são AX2;
O número de cátions e ânions é diferente devido a necessidade um balanço de cargas;
Estrutura
Imperfeições
Defeitos pontuais:
Defeito de Frenkel: par formado por uma lacuna de cátion e um cátion intersticial;
Defeito de Schottky: par formado por uma lacuna de cátion e outra de ânion.
Imperfeições
Impurezas podem ser intersticiais ou substitucionais:
 Impureza substitucional – substituição de íon com carga elétrica semelhante;
 Impureza intersticial – o raio atômico da impureza deve ser pequeno em comparação ao do ânion;
 Solubilidade de impurezas aumenta se os raios iônicos e as cargas da impureza e dos íons hospedeiros é semelhante;
 A incorporação de uma impureza com carga elétrica diferente do íon hospedeiro gera defeitos pontuais.
Imperfeições
Aplicação
Sensores
Exemplos de aplicações de cerâmicas avançadas são os sensores para monitoramento térmico, revestimentos de termopares e detectores de incêndio construídos com uma variedade de componentes metálicos e alumina de alta pureza. Inicialmente, estes componentes foram utilizados para aplicações aeroespaciais, mas eles também podem ser utilizados para a confecção de sensores para o monitoramento de temperatura e de pressão industriais.
Termopar
HI 8758
Características do sensor
Medições de temperatura por ondas gama;
Reconhece temperaturas de -50 a 1350°C;
Robusto, fácil utilização;
Utilizado para experiências em laboratórios didáticos;
Funciona cerca de 500 horas com pilha de 9V;
Peso: 226g. 
Propriedades do sensor
Variação de temperatura: -50 a 1350°C;
Resolução: 0,1°C;
Tipo pilha/ duração: 1x9V/ 500 horas continuas;
Referências
CALLISTER, William D.,. Ciência e engenharia de materiais: uma introdução. 5. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2002. xvii, 589 p.
S + F TECNOLOGIA TÉRMICA. Cerâmicas avançadas para sensores térmicos e seu revestimento. Disponível em: <http://www.sfeditora.com.br/tecnologiatermica/publicacoes.aspx?tipo=artigo&codigo=53>. Acesso em: 24 abr. 2012.
HANNA BRASIL. Termômetro termopar tipo k. Disponível em: <http://www.hannabrasil.com/produtos/termometros/termometros-portateis/687-termometro-termopar-tipo-k>. Acesso em: 24 abr. 2012.
BOSH. Detectores automáticos de incêndio da BOSH das séries 420/320. Disponível em: <http://www.boschsecurity.com.pt/content/language1/html/1834_PTG_XHTML.asp>. Acesso em: 24 abr. 2012.
NORGREN. Sensor de pressão série 18S. Disponível em: <http://www.norgren.com.br/produtos/pdfs/Pressostatos/18S.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2012.