1ª Lista de Exercícios de Princípios de Ciências d os Materiais resolvida

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Ciencia e tecnologia dos materiais 
O que são materiais? Liste alguns materiais para engenharia comumente encontrados.
São definidos como substâncias das quais qualquer coisa pode ser feita.
2. O que é microestrutura de um material?
A microestrutura de um material compreende as características físicas do material que podem ser observadas a nível microscópico.
Uma caracterização microestrutural desejável envolve:
- A determinação da estrutura cristalina, composição química quantidade, tamanho, forma e distribuição das fases.
- A determinação da natureza, quantidade (densidade) e distribuição dos defeitos cristalinos também é, em muitos casos, necessária.
- A orientação preferencial das fases (textura e microtextura) e a diferença de orientação entre elas (mesotextura) também tem estreita relação com o comportamento dos materiais.
3. Qual o papel da ciência dos materiais e engenharia de materiais?
A ciência dos materiais está associada à geração de conhecimento básico sobre a estrutura interna, propriedades e processamento de materiais. Ela tem ainda como objetivo, compreender a natureza dos materiais, estabelecendo conceitos e teorias que permitam relacionar a estrutura dos materiais com suas propriedades e comportamento. 
A engenharia dos materiais está principalmente ligada ao emprego de conceitos fundamentais e empíricos dos materiais, na conversão dos mesmos em produtos finais.
4. Fale sobre a importância de cada um dos componentes que abrange a ciência/engenharia dos materiais.
Estrutura: é o arranjo de seus componentes internos
Processamento
Propriedades: é uma característica de um dado material, em termos do tipo e da magnitude de sua resposta a um estímulo específico que lhe é imposto.
Aplicação/Desempenho:
A estrutura de um material dependerá de como ele é processado
O desempenho de um material será função de suas propriedades.
5. Descreva 6 propriedades de um material sólido.
Propriedade Mecânica: relacionam a deformação a uma carga ou força que é aplicada.
Propriedade Elétrica: o estímulo é um campo elétrico.
Propriedade Térmica: representada em termos da capacidade calorífica e da condutividade térmica.
Propriedade Magnética: resposta de um material aplicado a um campo magnético.
Propriedade óptica: estímulo = radiação EM ou a radicação luminosa.
Deterioração: reatividade química dos materiais.
6. Quais pontos devem ser levados em consideração na escolha de um material?
condições de serviço e propriedades requeridas para tal aplicação;
fatores de degradação de propriedades, como temperatura, agentes corrosivos, radiações;
propriedades de interesse e qual o desempenho e limitações no uso;
disponibilidade de matéria-prima e viabilidade técnica de processamento;
impacto ambiental e reciclabilidade após uso; 
Fatores econômicos: custo total. 
7. Quais são as categorias principais dos materiais para engenharia?
Materiais Tradicionais: metais, cerâmicas, polímeros
Compósitos (combinação de dois ou mais materiais)
Materiais Avançados
 - Semicondutores (características elétricas peculiares)
 - Biomateriais (materiais Biocompatíveis)
 - Materiais inteligentes
 - Materiais nano-engenheirados
8. Defina materiais metálicos e cite quatro de suas propriedades.
Substâncias inorgânicas compostas de um ou mais elementos metálicos, podendo também conter alguns elementos não metálicos.
Propriedades:
Estrutura cristalina na qual os átomos estão dispostos de maneira ordenada;
Relativamente densos; Dureza elevada;
Relativamente rígidos e resistentes;
São dúcteis (capazes de grandes quantidades de deformações sem sofrer fratura);
Bons condutores de eletricidade e de calor;
Não são transparentes à luz visível;
Tem aparência lustrosa quando polidos;
Alguns têm propriedades magnéticas desejáveis.
9. Defina materiais cerâmicos, cite quatro de suas propriedades e suas vantagens para aplicação na engenharia.
Materiais inorgânicos constituídos de elementos metálicos e não metálicos quimicamente ligados. 
Propriedades:
São relativamente rígidos e resistentes
São muito duras
Exibem fragilidade – ausência de ductibilidade
Altamente susceptíveis à fratura
Bons isolantes térmico e elétrico
Mais resistentes à temperaturas elevadas e ambientes severos
São transparentes, translúcidas ou opacas
Alguns óxidos cerâmicos exibem comportamento magnético
10. Defina materiais compósitos e dê um exemplo de um material dessa categoria.
Os materiais compósitos são formados por mistura de 2 ou mais materiais das classe apresentadas anteriormente e suas propriedades são resultado dessa combinação. Um exemplo clássico é o compósito de matriz polimérica com fibra de vidro. O material compósito apresenta a resistência da fibra de vidro associado à flexibilidade do polímero.
11. Defina materiais poliméricos e cite quatro de suas propriedades.
Incluem materiais plásticos e de borracha. Compostos orgânicos baseados no C, H e em elementos não metálicos (O, N, Si). Ex: Polietileno, náilon, cloreto de polivinila, policarbonato, 
poliestireno e borracha de silicone. 
Propriedades:
Não são tão rígidos e resistentes.
Densidade reduzida
Muitos são extremamente dúcteis e flexíveis
Relativamente inertes
Desvantagem: tendência em amolecer e/ou decompor em temperaturas modestas
Baixa condutividade elétricas/alguns bons isolantes
Não são magnéticos
12. Defina materiais inteligentes, dando um exemplo de um material desse tipo e de uma de suas aplicações.
Grupo novo de materiais de última geração, que estão sendo atualmente desenvolvidos e terão influência significativa sobre a tecnologia. “Inteligente” implica que esses materiais são capazes de sentir mudanças nos seus ambientes e assim responder a essas mudanças segundo maneiras predeterminadas.
Componentes com materiais que possuem comportamentos incomuns, tais como: sensitividade a variação de temperatura, de pressão ou de deformação, diagnosticar um problema, memorizar processos repetitivos, e iniciar uma apropriada ação para preservar a integridade estrutural enquanto continua a realizar suas funções básicas. Materiais que apresentam estas características particulares são chamados de “materiais inteligentes”. Uma definição compacta para esta classe é: “materiais que possuem propriedades funcionais de sensores e/ou de atuadores”.
Alguns dos materiais inteligentes são: cristais piezoelétricos (sensores de vibração e ultrassom), fibras óticas (transmissão de dados), fluídos eletro e magneto reológicos (aplicação no campo de amortecimento de vibrações através variação do campo elétrico ou magnético), substâncias orgânicas (aplicações médicas: monitorar taxa de açúcar no sangue e liberar doses de insulina, contraceptivo).
13. Cite três características de materiais semicondutores.
- Materiais semicondutores apresentam propriedades elétricas que são intermediárias entre metais e isolantes (cerâmicas e polímeros);
Além disso, as características elétricas são extremamente sensíveis à presença de pequenas quantidades de impurezas, cuja concentração pode ser controlada em pequenas regiões do material;
Condutividade elétrica intermediária entre metais e isolantes;
14. O que são biomateriais e nanomateriais? 
Biomateriais são empregados em componentes implantados no corpo humano para a substituição de partes do corpo doente ou danificadas. Esses materiais não devem produzir substâncias tóxicas e devem ser compatíveis com o tecido humano (isto é, não deve causar rejeição); Metais, cerâmicos, compósitos e polímeros podem ser usados como biomateriais.
Nanomateriais Podem ser de qualquer um dos quatro tipos básicos de materiais; Não são diferenciados com base em sua química, mas em função de seu tamanho; Prefixo nano – ordem do nanometro (10-9m).
15. Faça um breve relato histórico sobre a evolução dos materiais.
Os materiais estão intimamenteligados à existência e à evolução da espécie humana. Desde o início da civilização, os materiais e a energia são usados com o objetivo de melhorar o nível de vida do ser humano. Dentre os materiais mais comuns, pode-se citar: madeira, cimento, pedra, aço, plástico, vidro, borracha, alumínio, cobre e papel. Existem muitos outros tipos de materiais e, para se notar tal fato, basta observar a constituição dos objetos ao nosso redor.
16. Atualmente diversos componentes de motores de combustão interna são confeccionados a partir de materiais cerâmicos. Qual a principal vantagem do emprego destes materiais neste caso? 
As cerâmicas tem duas vantagens principais é quimicamente estável e tem ponto de fusão signigicamente mais elevado (refratário popular – material resistente a alta temperatura).
Os desenvolvimentos na tecnologia de cerâmica estão expandido sua utilidade para aplicação estruturais, sem eliminar a sua fragilidade inerente aumentando sua resistência para níveis suficientemente altos e também a faturas, já que as cerâmicas apresentam alta fragilidade (desvantagem).