Aula 1 Introdução

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

INTRODUÇÃO À CIÊNCIA DOS 
MATERIAIS
FACULDADE PITÁGORAS DE BETIM
CURSO DE ENGENHARIA
DISCIPLINA GESTÃO AMBIENTAL
PROFª DRª CAMILA VIDAL ALVES SANTOLIN
HISTÓRICO
• O DESENVOLVIMENTO DAS SOCIEDADES FOI TÃO LIGADO
AOS MATERIAIS, QUE AS CIVILIZAÇÕES ANTIGAS FORAM
DESIGNADAS POR SUA CAPACIDADE DE MANIPULAR E
PRODUZIR MATERIAIS, A FIM DE SATISFAZER ÀS SUAS
NECESSIDADES.
• IDADE DA PEDRA;
• IDADE DO COBRE;
• IDADE DO BRONZE;
• IDADE DO FERRO.
• IDADE DA PEDRA
• PERÍODO PALEOLÍTICO OU PEDRA
LASCADA:
• 2 MILHÕES DE ANOS A 10MIL ANOS
ATRÁS (A.C)  PEDRAS LASCADAS,
OSSOS, MADEIRAS E CONCHAS;
• CONSTRUÇÃO DA MACHADINHA
RACIOCÍNIO, PLANEJAMENTO,
EXPERIÊNCIA E HABILIDADE;
HISTÓRICO
• IDADE DA PEDRA
• PERÍODO NEOLÍTICO OU PEDRA POLIDA:
• REVOLUÇÃO TÉCNICA – 12 MIL ANOS ATRÁS:
• DOMESTICAÇÃO DE ANIMAIS, AGRICULTURA, MODELAGEM
DE CERÂMICAS E FABRICAÇÃO DE CERVEJA E VINHO;
HISTÓRICO
HISTÓRICO
• IDADE DA PEDRA
• O HOMEM USAVA FERRAMENTAS CRIADAS A PARTIR DE
PEDRAS AFIADAS
HISTÓRICO
• IDADE DO COBRE
• O COBRE PRODUZIA BOAS ARMAS E ARMADURAS, MAS
AINDA ERA MUITO MACIO PARA PRODUZIR FERRAMENTAS
DE CORTE ÚTEIS
• IDADE DO BRONZE
• 2 MIL ANOS A.C
• O HOMEM COMEÇOU A CONHECER,
TRABALHAR E UTILIZAR OS METAIS;
• INVENÇÃO DO ALFABETO E
NUMERAÇÃO ARÁBICA;
• PROCESSOS DE FUNDIÇÃO DE
METAIS – ETRUSCOS, NA PENÍNSULA
ITÁLICA, FUNDIAM FERRO;
HISTÓRICO
HISTÓRICO
• IDADE DO BRONZE
• OCORRE O DESENVOLVIMENTO DA METALURGIA DOS
BRONZES, LIGAS METÁLICAS DE COBRE COM VÁRIOS
OUTROS ELEMENTOS, INCLUINDO SN, AL, SI E NI.
• SÃO MAIS DUROS E RESISTENTES À OXIDAÇÃO, SENDO
LARGAMENTE EMPREGADOS NA PRODUÇÃO DE
FERRAMENTAS, ARMAS E OBJETOS DE ARTE
HISTÓRICO
• IDADE DO BRONZE
HISTÓRICO
• IDADE DO FERRO
• POSSUIA UMA METALURGIA COMPLEXA, E ERA RARAMENTE
ENCONTRADO EM SUA FORMA ELEMENTAR.
• AS LIGAS FERROSAS TORNARAM-SE AS MAIS UTILIZADAS
ENTRE OS METAIS PELA ABUNDÂNCIA DO MINÉRIO DE
FERRO E SUA EXTREMA VERSATILIDADE
DEFINIÇÃO
• MATERIAIS
• SUBSTÂNCIAS CUJAS PROPRIEDADES AS TORNAM
UTILIZÁVEIS EM ESTRUTURAS, MÁQUINAS, DISPOSITIVOS
OU PRODUTOS CONSUMÍVEIS
DEFINIÇÃO
• CIÊNCIA DOS MATERIAIS
• GERAÇÃO E APLICAÇÃO DE CONHECIMENTOS QUE
RELACIONEM COMPOSIÇÃO, ESTRUTURA E
PROCESSAMENTO DOS MATERIAIS ÀS SUAS
PROPRIEDADES E APLICAÇÕES.
• VISA ESSENCIALMENTE A DESCOBERTA DE CONHECIMENTOS
FUNDAMENTAIS SOBRE OS MATERIAIS.
DEFINIÇÃO
• CIÊNCIA DOS MATERIAIS
• POR ESTRUTURA DOS MATERIAIS ENTENDE-SE:
• ARRANJO DE ÁTOMOS OU ÍONS;
• POR PROPRIEDADE DOS MATERIAIS ENTENDE-SE
• TIPO DE RESPOSTA A UM ESTÍMULO
• MECÂNICAS
• ELÉTRICAS
• TÉRMICAS
• MAGNÉTICAS
• ÓPTICAS
• DETERIORATIVAS
DEFINIÇÃO
• CIÊNCIA DOS MATERIAIS
• POR PROCESSAMENTO DOS MATERIAIS ENTENDE-SE:
• MANEIRAS DE MOLDAR OU MODIFICAR;
• POR SÍNTESE DOS MATERIAIS ENTENDE-SE:
• PRODUÇÃO A PARTIR DE COMPONENTES NATURAIS OU
NÃO.
DEFINIÇÃO
• CIÊNCIA DOS MATERIAIS
INTRODUÇÃO
• A CIÊNCIA DOS MATERIAIS FAZ PARTE DO CONHECIMENTO
BÁSICO PARA TODAS AS ENGENHARIAS;
• AS PROPRIEDADES DOS MATERIAIS DEFINEM:
• O DESEMPENHO DE UM DETERMINADO COMPONENTE E
O PROCESSO DE FABRICAÇÃO DO MESMO (SÍNTESE).
INTRODUÇÃO
O NÚMERO DE MATERIAIS CRESCEU 
MUITO NAS ÚLTIMAS DÉCADAS E A 
TENDÊNCIA É DE SE PROLIFERAREM 
AINDA MAIS
• DESENVOLVIMENTO E APERFEIÇOAMENTO DOS
MÉTODOS DE EXTRAÇÃO DE MATERIAIS DA NATUREZA
• MODIFICAÇÃO DE MATERIAIS NATURAIS
• COMBINAÇÃO DE MATERIAIS CONHECIDOS PARA A
FORMAÇÃO DE NOVOS MATERIAIS
INTRODUÇÃO
• ESCOLHA DO MATERIAL
• UM COPO PODE SER FEITO DE:
• VIDRO
• CERÂMICA
• PLÁSTICO
• MADEIRA
• METAL
• PAPEL
• CUSTO
• DURABILIDDE
• APARÊNCIA
• FINALIDADE (NATUREZA DO LÍQUIDO)
INTRODUÇÃO
• CRITÉRIOS PARA SELEÇÃO DO MATERIAL
• CONDIÇÕES DE OPERAÇÃO:
• PROPRIEDADES;
• LIMITAÇÕES;
• RESTRIÇÕES;
• TIPO DE DEGRADAÇÃO;
• ECONÔMICO / CUSTO.
INTRODUÇÃO
• ANALISE DO MATERIAL
• PROPRIEDADES, DESEMPENHO E CUSTO:
• QUAIS AS PROPRIEDADES DOS MATERIAIS UTILIZADOS E QUANTO
CUSTA?
• COMPOSIÇÃO
• QUE TIPOS DE LIGAS METÁLICAS E NÃO-METÁLICAS IREI UTILIZAR?
• PROCESSAMENTO
• O MATERIAL SERÁ PRODUXIDO DE QUE FORMA?
• ESTRUTURA DE NANO A MACRO
• QUE TIPO DE TRATAMENTO TÉRMICO SERÁ APLICADO?
INTRODUÇÃO
• NECESSIDADE DE MATERIAIS MODERNOS
• MATERIAIS QUE APRESENTEM:
• ALTO DESEMPENHO;
• BAIXO PESO E ALTA RESISTÊNCIA;
• RESISTÊNICA A TEMPERATURAS ELEVADAS;
• MENOS DANOSOS AO MEIO AMBIENTE E MAIS FÁCEIS DE
SEREM RECICLADOS OU REGENERADOS.
INTRODUÇÃO
• INDUSTRIAS X MATERIAIS
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
• A CLASSIFICAÇÃO TRADICIONAL DOS MATERIAIS É
GERALMENTE BASEADA NA ESTRUTURA ATÔMICA E
QUÍMICA DESTES.
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
• METAIS
• CERÂMICAS
• POLÍMEROS
• COMPÓSITOS
• SEMICONDUTORES
• BIOMATERIAIS
• MATERIAIS INTELIGENTES
• NANOMATERIAIS
CLASSIFICAÇÃO 
TRADICIONAL
MATERIAIS 
AVANÇADOS
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
• METAIS
• COMBINAÇÃO DE ELEMENTOS METÁLICOS
(LIGAS);
• ELÉTRONS DELOCALIZADOS;
• BONS CONDUTORES DE CALOR E
ELETRICIDADE;
• NÃO TRANSPARENTES;
• RESISTENTES E DEFORMÁVEIS;
• MOLDÁVEIS;
• UTILIZADOS EM APLICAÇÕES ESTRUTURAIS
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
• METAIS NA TABELA PERIÓDICA
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
• CERÂMICAS
• MATERIAIS INORGÂNICOS METÁLICOS E
NÃO METÁLICOS LIGADOS ENTRE SI;
• ÓXIDOS, NITRETOS E CARBETOS;
• ISOLANTES TÉRMICO E ELÉTRICO (AL2O3);
• ALTA DUREZA, PORÉM FRÁGEIS;
• RESISTENTES A ALTAS TEMPERATURAS E
AMBIENTES SEVEROS;
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
• CERÂMICAS NA TABELA PERIÓDICA
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
• POLÍMEROS
• PLÁSTICOS FORMADOS POR LONGAS CADEIAS CARBÔNICAS
(C, H E OUTROS NÃO-METÁLICOS);
• LEVES (BAIXA DENSIDADE);
• FLEXÍVEIS;
• PROPRIEDADES AJUSTÁVEIS;
• RESISTENTES;
• MOLDÁVEIS.
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
• POLÍMEROS NA TABELA PERIÓDICA
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
• COMPÓSITOS
•MISTURAS DE DIFERENTES MATERIAIS, INSOLÚVEIS ENTRE 
SI;
•PROPRIEDADES MISTAS;
• LEVES;
•RESISTENTES;
•DUROS;
•MOLDÁVEIS;
•EX.: FIBRA DE VIDRO.
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
• SEMICONDUTORES
•PROPRIEDADES ELÉTRICAS INTERMEDIÁRIAS ENTRE METAIS
E ISOLANTES;
•CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS SENSÍVEIS À PEQUENAS
IMPUREZAS;
•TORNARAM POSSÍVEL E REVOLUCIONARAM AS INDÚSTRIAS
ELETRÔNICA E DE COMPUTADORES;
•EX.: Si, Ge, GaAs, InSb...
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
• BIOMATERIAIS
•COMPONENTES PARA IMPLANTES;
•NATURAIS OU SINTÉTICOS;
•NÃO TÓXICOS E COMPATÍVEIS COM O TECIDO HUMANO;
•METAIS, CERÂMICAS, POLÍMEROS E COMPÓSITOS SÃO
UTILIZADOS;
•EX.: PARAFUSOS DE Pt
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
• MATERIAIS INTELIGENTES
•MODIFICAM SUAS PROPRIEDADES DE ACORDO COM
AGENTES EXTERNOS;
• SENSOR (DETECTA O SINAL) / ATUADOR (EXECUTA A
FUNÇÃO);
•EX.: LIGAS COM MEMÓRIA DE FORMA, CERÂMICAS
PIEZOELÉTRICAS, MATERIAIS MAGNETO-CONSTRUTIVOS.
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
• NANOMATERIAIS
•METAIS, CERÂMICAS, POLÍMEROS OU COMPÓSITOS DE
ORDEM NANOMÉTRICA (10-9M);
•APLICAÇÕES NA SAÚDE, ELETRÔNICOS, COSMÉTICOS,
TEXTEIS, TI...
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
CASO PRÁTICO
•VOCÊ É UM ENGENHEIRO RECÉM-FORMADO E CONQUISTOU
UMA VAGA DE TRAINEE NA ÁREA DE PESQUISA E
DESENVOLVIMENTO (P&D) NA MONTADORA DE AUTOMÓVEIS
NINTAI, INDÚSTRIA JAPONESA QUE PRETENDE EXPANDIR
SUA ATUAÇÃO NO MERCADO BRASILEIRO.
•AS INDÚSTRIAS AUTOMOTIVAS SÃO CENTROS DE
DESENVOLVIMENTO DE NOVOS MATERIAIS, EM ESPECIAL DE
MATERIAIS QUE COMBINAM RESISTÊNCIA MECÂNICA VERSUS
DENSIDADE.
CASO PRÁTICO
•COMO
DIRETOR DA ÁREA DE P&D DA NINTAI, GARANTO QUE
TEREMOS MUITOS OUTROS DESAFIOS E, POR ISSO, LHE
PERGUNTO:
•O QUE VOCÊ SABE SOBRE AS PESQUISAS DE NOVOS
MATERIAIS?
•VOCÊ COMPREENDE A IMPORTÂNCIA DA QUÍMICA PARA OS
MATERIAIS?
•CONHECE AS DIVERSAS PROPRIEDADES DE POLÍMEROS,
CERÂMICAS E METAIS? E COMPÓSITOS?
• JÁ OUVIU FALAR DESTA CLASSE DE MATERIAIS?
CASO PRÁTICO
• SITUAÇÃO-PROBLEMA:
•HOJE É SEU PRIMEIRO DIA EM NOSSA EMPRESA. VOCÊ,
COMO NOSSO ENGENHEIRO TRAINEE, ENTRARÁ EM
CONTATO COM NOSSAS PESQUISAS QUE BUSCAM POR
NOVOS MATERIAIS E INOVAÇÕES NA INDÚSTRIA
AUTOMOTIVA.
•NESTE PRIMEIRO DIA, VOCÊ FARÁ UM LEVANTAMENTO
SOBRE OS ASPECTOS HISTÓRICOS DA CIÊNCIA DOS
MATERIAIS E IRÁ IDENTIFICAR OS PRINCIPAIS MATERIAIS
QUE SÃO CONSUMIDOS POR INDÚSTRIAS DO NOSSO
SETOR.
CASO PRÁTICO
• SITUAÇÃO-PROBLEMA:
•ESTA PESQUISA SERÁ IMPORTANTE PARA VOCÊ SE
FAMILIARIZAR COM NOSSO AMBIENTE DE TRABALHO E TER
INFORMAÇÕES SUFICIENTES PARA QUE EM NOSSA REUNIÃO
SEMANAL VOCÊ NOS APRESENTE QUAIS SÃO OS PILARES DA
CIÊNCIA DOS MATERIAIS E OS PRINCIPAIS TIPOS DE
MATERIAIS QUE UTILIZAMOS NA NINTAI.
• SELECIONE 5 ARTIGOS CIENTÍFICOS QUE ENGLOBEM OS
ASPECTOS CITADOS ACIMA. GRUPOS DE 3 PESSOAS NO
MÁXIMO!