CLASSIFICAÇÃO DO MATERIAIS

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CLASSIFICAÇÃO DO MATERIAIS
Materiais Cerâmicos 
São geralmente uma combinação de elementos metálicos e não metálicos.
Os materiais cerâmicos podem ser classificadas de diversas formas, o mais usual é classificação por aplicação. Outras formas de classificação mais aprimoradas são:
Composição química (Óxidos, Carbetos, Nitretos e Oxinitretos);
Origem Mineralógica (Quartzo, bauxita, mulita, apatita, zircônia);
Método de moldagem - Compressão isostática, colagem por barbotina 
(slip casting), extrusão e moldagem por injeção, calandragem entre outros.
Possuem variedade de propriedades mecânicas e físicas, o que permite aplicações em campos distintos: tijolos, louças, materiais magneticos, dispositivos eletrônicos, fibras, abrasivos, componentes aeroespaciais, vidros, refratário, entre outros.
Algumas características dos materiais cerâmicos:
Isolante Térmico e Elétrico
Alta Estabilidade Térmica
Dureza Elevada 
Frágil
Transparentes em Alguns Casos
ligação química que prevalece: iônica
são mais resistentes às altas temperaturas e à ambientes severos que metais e polímeros
Matéria prima de custo relativamente baixo
Algumas Propriedades Mecânicas 
Embora à temperatura ambiente a maioria dos materiais cerâmicos sofra fratura antes do início da deformação plástica, vale a pena uma breve exploração dos possíveis mecanismos. A deformação plástica é diferente para cerâmicas cristalinas e não-cristalinas; entretanto, cada uma é discutida. Para cerâmicas cristalinas, ocorre a deformação plástica, tal como com metais, pelo movimento de discordâncias. Uma razão para a dureza e a fragilidade destes materiais é a dificuldade do escorregamento (ou movimento de discordância). Esta é uma conseqüência da natureza eletricamente carregada dos íons. Para escorregamento em algumas direções, íons de carga similar são colocados em estreita proximidade entre si; por causa da repulsão eletrostática, este modo de escorregamento é muito restringido. Isto não é um problema em metais, uma vez que todos os átomos estão eletricamente neutros.
A deformação plástica não ocorre por movimento de discordância para cerâmicas nãocristalinas, porque não existe nenhuma estrutura cristalina regular. Em vez disto, estes materiais se deformam por escoamento viscoso, a mesma maneira na qual os líquidos se deformam; a taxa de deformação é proporcional à tensão aplicada. Em resposta a uma tensão cisalhante aplicada, átomos ou íons deslizam uns sobre os outros, quebrando e recompondo ligações interatômicas. Entretanto, não existe nenhuma maneira ou direção pré-escrita na qual isto ocorre, como com as discordâncias. Líquidos têm relativamente baixas viscosidades; por exemplo, a viscosidade da água à temperatura ambiente é de cerca de 10-3 Pa.s. Por outro lado, vidros têm extremamente grandes viscosidades à temperatura ambiente, que são atribuídas à forte ligação interatômicas. À medida que a temperatura é elevada, a magnitude da ligação é diminuída, o movimento de deslizamento ou fluxo dos átomos ou íons é facilitado e então existe uma queda na viscosidade.
Fluência
Às vezes materiais cerâmicos experimentam deformação de fluência como um resultado de exposição às tensões (usualmente compressivas) a elevadas temperaturas. Em geral, o comportamento de fluência tempo-deformação de cerâmicas é similar àquele dos metais; entretanto, fluência ocorre em temperaturas maiores em cerâmicas. Testes compressivos de fluência a alta temperatura são conduzidos em materiais cerâmicos para determinar deformação de fluência como uma função da temperatura e do nível de tensão.
Fratura Frágil
À temperatura ambiente, tanto a cerâmica cristalina quanto a cerâmica não-cristalina quase sempre se fraturam antes que qualquer deformação plástica possa ocorrer em resposta a uma carga de tração aplicada. O processo de fratura frágil consiste da formação e propagação de trincas através da seção reta de material numa direção perpendicular à carga aplicada. A resistência à fratura medida de materiais cerâmicos são substancialmente menores do que previstas pela teoria das forças de ligação interatômicas. Isto pode ser explicado pelas pequenas e onipresentes falhas (defeitos) no material que servem como elevador de tensão. O grau de amplificação da tensão depende do comprimento da trinca e raio de curvatura da ponta de acordo com a Equação 8.1, sendo o mais alto para defeitos longos e apontados. Estes elevadores de tensão podem ser trincas da superfície ou do interior (microtrincas), poros internos e cantos de grão, que são virtualmente impossível de eliminar ou controlar. Uma concentração de tensão numa ponta de defeito pode causar a formação de uma trinca, que pode propagar-se até eventual falha. A medida da capacidade de um material cerâmico para resistir à fratura quando uma trinca estiver presente é especificada em termos tenacidade à fratura. 
Polímeros
Os polímeros são materiais orgânicos ou inorgânicos, naturais ou sintéticos, de alto peso molecular, cuja estrutura molecular consiste na repetição de pequenas unidades, chamadas meros. (Sua composição é baseada em um conjunto de cadeias poliméricas; cada cadeia polimérica é uma macromolécula constituída por união de moléculas simples ligadas por covalência.)
 Devido ao seu tamanho avantajado, a molécula de um polímero é chamada macromolécula. A reação que produz o polímero é denominada reação de polimerização. A molécula inicial (monômero) vai, sucessivamente, se unindo a outras, dando o dímero, trímero, tetrâmero. . . até chegar ao polímero.
Os Polímeros têm diversas aplicações desde a Medicina aos Plásticos. A maioria dos objetos que nós utilizamos tem polímeros na sua constituição. Como exemplo: plástico, borracha, etc.
No entanto, os polímeros também causam bastantes problemas ao ambiente, pois são bastante poluidores. Por isso, temos que pensar em reciclá-los, reutilizá-los, mas principalmente em reduzi-los tentando poupar o ambiente ao máximo.
Como são feitos os polímeros
 Toda a matéria é constituída por pequenas unidades a que chamamos moléculas. Os POLÍMEROS são grandes moléculas.
A razão pela qual são tão grandes é porque são formadas por moléculas menores e que estão todas ligadas como blocos numa construção de LEGO. A palavra “poli” em “polímero” significa “muito”. Estas moléculas menores, que formam o polímero, são chamadas monômeros. A palavra “mono” em “monômero” significa “um”. A figura ao lado é o monômero que forma um polímero.
Poliestireno – vários estirenos unidos (Lego montado com várias peças)
Apesar de não podermos ver as moléculas de polímero individualmente, podemos ver os polímeros, porque eles são constituídos por BILHÕES ou TRILHÕES destas moléculas juntas. Elas formam aquilo que são os materiais nossos conhecidos, de que falamos no começo, como os plásticos e a borracha.
De fato os polímeros são dos materiais mais usados no nosso dia a dia. Para qualquer lado que nos viremos encontramos um exemplo de um polímero. E ouvimos chamar-lhes muitos nomes geralmente começados por POLI-.
Exemplos de polímeros são: o polietileno, dos sacos de plástico das compras e dos brinquedos; o policarbonato, dos CD´s; o poliestireno, dos copos que mantém as bebidas frias ou quentes; o polipropileno, das películas para embrulhar os alimentos e dos cordéis, o Teflon, dos revestimentos antiaderentes das frigideiras; o poliester, das roupas; o nylon, das roupas, das cordas e dos tapetes; o spandex, dos fatos de banho e o Kevlar, das canoas e dos coletes à prova de bala.
Tipos de polímeros
Os polímeros podem também ser classificados pelo tipo de reação que lhe deu origem. 
Propriedades Mecânicas dos Polímeros
Dúctil 
Baixa Resistência Mecânica;
Baixa Dureza;
Flexível;
Baixa Estabilidade Térmica;
Transparentes em Alguns Casos;
Cadeia Molecular Orgânica de Comprimentos Elevados (propriedade química).
Compósitos 
Materiais compósitos  são aqueles que possuem pelo menos dois componentes ou duas fases, com propriedades físicas e químicas nitidamentedistintas em sua composição. Separadamente, os constituintes do compósito mantém suas características, porém, quando misturados formam um composto com propriedades impossíveis de se obter com apenas um deles. Alguns exemplos são metais e polímeros, metais e cerâmicas ou polímeros e cerâmicas.
Os compósitos compreendem uma classe de materiais que a cada dia ganha mais importância tecnológica. Quando um material é preparado usando materiais de natureza distinta é denominado compósito, logo, podem ser encontrados na natureza ou sintetizados. A partir dessa definição fica evidente a infinidade de estruturas e instrumentos que podem ser desenvolvidas com compósitos; e, automaticamente, vem à luz a dependência da humanidade para com esses materiais, bem como a pertinência do seu estudo e desenvolvimento.
Os materiais que podem compor um material compósito podem ser classificados em dois tipos: matriz e reforço.
O material matriz é o que confere estrutura ao material compósito, preenchendo os espaços vazios que ficam entre os materiais reforços e mantendo-os em suas posições relativas.
Os materiais reforços são os que realçam as propriedades mecânicas, electromagnéticas ou químicas do material compósito como um todo.
Pode ainda surgir uma sinergia entre material matriz e materiais reforços que resulta em um material compósito final, com propriedades não existentes nos materiais constituintes individualmente. A grande variedade de matrizes e materiais de reforço permite que seja selecionada uma combinação ótima nos projetos.
Matriz dos Compósitos
Matriz Polimérica
Matriz Metálica
Matriz Cerâmica
A síntese de materiais compósitos consiste em misturar compostos de naturezas distintas visando imprimir novas propriedades aos materiais. Por ser um material multifásico, um compósito exibe além das propriedades inerentes de cada constituinte, propriedades intermediárias decorrentes da formação de uma região interfacial. As fases dos compósitos são chamadas de matriz – que pode ser cerâmica, polimérica e metálica – e a fase dispersa – geralmente fibras ou partículas que servem como carga.
A matriz geralmente é um material contínuo que envolve a fase dispersa. As propriedades do compósito é uma função de fatores como a geometria da fase dispersa, distribuição, orientação e também da compatibilidade interfacial entre os constituintes da mistura. Ou seja, para que se forme um compósito é necessário que haja afinidade entre os materiais que serão unidos. Por isso, é muito importante conhecer as propriedades químicas e físicas dos diferentes materiais envolvidos; mais especificamente as propriedades das interfaces dos constituintes dos compósitos.
Muitas das nossas tecnologias modernas requerem materiais com combinações bem peculiares de propriedades que não podem ser atendidas por ligas metálicas, cerâmicas e materiais poliméricos, são exemplos de tecnologias indispensáveis em aplicações aeroespaciais, subaquáticas e de transporte.
Principalmente na última década, a busca por materiais ecologicamente corretos tem desenvolvido materiais de matrizes poliméricas com fibras naturais. A princípio as fibras naturais apresentaram poucas vantagens, pois geralmente às propriedades mecânicas são pioradas ou se mantêm quase inalteradas. Contudo, o apelo comercial venceu em vista dos baixos custos destas fibras, que são originárias de fontes renováveis e inesgotáveis, por possuírem baixa densidade, menor abrasão causada nas máquinas de processamento e também por terem a capacidade de boa adesão à matriz e o uso destas fibras em compósitos estruturais tem crescido no setor industrial.
Compósitos = Reforço + Matriz
	Material de Reforço
	Exemplos de aplicações de compósitos
	Fibras Orgânicas (nylon, poliéster)
Fibra de vidro
Fibra de carbono
Fibra de titânio
Fibra de Boro
Fibras Cerâmicas
Fibras de Carbeto de Silício
Fibras de Alumina
Fibras de Quartzo
Fibras Metálicas
Fibra de Aramida
Madeira(serradura)
Grafite
Fibra de basalto
etc.
	Capacetes (kevlar) de protecção individual de algumas forças militares.
Coletes à prova de balas (kevlar).
O betão armado (cimento e aço).
Bicicletas (carbono).
Varas (atletismo)
Alguns barcos da classe olímpica laser (fibra de vidro ou carbono).
Pranchas de Surf, skimboard e windsurf.
Pás (rotores de helicópteros e hélices propulsoras de aviões).
Canas de pesca (grafite ou carbono ou fibra de vidro).
Raquetes de ténis (em carbono).
etc.
	Função dos componentes
	Reforço
	Matriz
	dureza 
resistência a tração 
tenacidade 
rigidez
	manutenção das fibras na orientação apropriada 
proteção contra abrasão e efeitos ambientais 
transferência e distribuição das tensões
Classificação do Compósitos
	Propriedades mecânica:
	Fatores que influenciam os compósitos 
	Peso;
desempenho em altas temperaturas;
resistência a corrosão;
dureza ou condutividade;
Rigidez;
Resistência.
	Propriedades e fração volumétrica 
Distribuição e dispersão da fase dispersa
Tamanho, formato e porosidade da carga 
Adesão interfacial
Exemplos de compósitos naturais
A madeira é um compósito natural, a fibra de celulose são flexíveis e resistentes , e a Lignina, resina mais rígida que mantém as fibras unidas
O osso é um mineral cerâmico de hidroxiapatita forte e quebradiço imerso em polímero – colágeno – tipo de proteína. Agregado
O concreto é um compósito agregado grosso (brita) e agregado fino (areia) em aluminossilicato de cálcio (cimento Portland)
	Fibras de vidro
	Vantagens: baixo custo, alta resistência a tração
Desvantagens: baixo módulo de elasticidade e baixa resistência à fadiga.
	Fibras de Carbono
	Vantagens: baixa massa específica, alto módulo de elasticidade (200 a 700GPa), maior resistência à umidade e a muito ácidos e solventes 
Desvantagens: alto custo Aplicações, Indústria de equipamentos esportivos, indústria aeroespacial
	Fibra de Poli (aramida)
	Vantagens: Baixa massa específica, Alta tenacidade, Ductibilidade, Alta resistência mecânica 
Desvantagens: Baixa resistência a compressão 
Aplicações: cordas,coletes a prova de bala, carcaça de mísseis, substituição do amianto em freios.