Material Cerâmico

Prévia do material em texto

Material Cerâmico
COMPONENTES
Gilmar Rocha de Azevedo Junior
Mariana Aparecida dos Santos
Matheus Correa de Lima
Ricardo Barros Ribeiro Brum
Taliesin Sueth
Thamara Moura
Thulio Mendonça Teixeira
INTRODUÇÃO
	
Materiais Cerâmicos, o que é?
As cerâmicas são tipicamente materiais duros e quimicamente estáveis ​​com aplicações valiosas. 
São materiais especiais com muitas aplicações em quase todas as disciplinas da engenharia. Mas sua importância foi muitas vezes subestimada pois muitas pessoas acreditam que a cerâmica é somente objetos cerâmicos e azulejos.
PROPRIEDADES DOS MATERIAIS CERÂMICOS
	
Alto ponto de fusão;
Baixos valores de condutividade elétrica e térmica;
Resistentes à compressão;
Geralmente são duros e quebradiços com uma boa estabilidade química e térmica;
Baixa resistência à tração.
TIPOS DE CERÂMICAS
	
Cerâmica Tradicional
Não devem satisfazer propriedades específicas rígidas após sua produção, de modo que as tecnologias baratas são utilizadas para a maioria dos processos de produção. A pureza do pó cerâmico não é um problema na cerâmica tradicional.
Aplicações: Cerâmica, louça, sanitários, azulejos, produtos de argila estrutural, refratários, blocos e porcelana elétrica são alguns dos produtos da cerâmica tradicional.
TIPOS DE CERÂMICAS
	
Cerâmica Avançada
É diferente da cerâmica tradicional devido ao fato de que a preparação do pó cerâmico é muito importante. Técnicas de produção avançadas são empregadas para garantir que os pós de cerâmica produzidos possuem pureza suficiente. Portanto, a preparação do pó é sempre um fator de custo na indústria de cerâmica avançada.
Aplicações: Utilizados principalmente para aplicações elétricas, eletrônicas como produção de capacitores cerâmicos, sensores de temperatura, osciladores, etc., ópticas e magnéticas. 
ESTRUTURA CRISTALINA
Estruturas cristalinas são arranjos regulares, tridimensionais, de átomos no espaço. 
A regularidade com que os átomos se agregam nos sólidos decorre de condições geométricas impostas pelos átomos envolvidos, pelo tipo de ligação atômica e pela compacidade. Essas estruturas cristalinas observadas nos sólidos são descritas através de um conceito geométrico chamado rede espacial, e podem ser explicadas pelo modo como os poliedros de coordenação se agrupam, a fim de minimizar a energia do sólido.
ESTRUTURA CRISTALINA
Célula Unitária de um reticulado cristalino. Os círculos representam as posições ocupadas pelos átomos.
ESTRUTURA ATÔMICA DE MATERIAIS CERÂMICOS
Visto que a ligação atômica em materiais cerâmicos é iônica ou parcialmente iônicas, a maioria das estruturas cerâmicas pode ser pensada como sendo composta de íons eletricamente carregados – cátions e ânions – em vez de átomos. Suas estruturas cristalinas são geralmente mais complexas do que aquelas de metais, uma vez que são formadas por, no mínimo, dois elementos.
Na maioria dos materiais cerâmicos, a estrutura é o resultado da quantidade relativa de ligações iônicas e covalentes presentes, cujas parcelas dependem basicamente da eletronegatividade dos átomos envolvido. 
TIPOS DE ESTRUTURA 
Compostos Cerâmicos AX	
A estrutura cerâmica exibe tendência a alta compactação, isso significa que um cátion tem tendência a exibir um maior número de coordenação possível. Por base nas estruturas cristalinas dos metais, nota-se que as mesmas são ocupadas parcialmente por átomos, o que é evidente ao se observar os fatores de empacotamento das estruturas CS, CCC, CFC e HC.
Em função de tal forma de ocupação da estrutura, os compostos cerâmicos simples, do tipo AX, onde A representa um cátion e X um ânion, podem apresentar as seguintes estruturas: estrutura do NaCl, estrutura do CsCl e estrutura do ZnS. 
TIPOS DE ESTRUTURA 
	- Estrutura NaCl (Cloreto de Sódio)
Possui um número equivalente de cátions e ânions;
O Número de Coordenação (obtido da relação r/R = 0,564, maior que 0,414 e menor que 0,732) é igual a 6;
Como o número de cátions é igual ao de ânions, o Número de Coordenação é igual para ambos os íons;
A estrutura desse composto é gerada a partir de um arranjo CFC dos ânions, tendo em seus interstícios, os cátions;
Exemplos de compostos cerâmicos que apresentam este tipo de arranjo estrutural: NaCl, MgO, MnS e o LiF.
O Número de Coordenação de um átomo é o número de átomos vizinhos em contacto com esse mesmo átomo.
ou: é o número de átomos a tocar num átomo especifico.
Para estruturas cristalinas metálicas:
CFC (Cúbica de Face Centrada) o número de coordenação é 12.
CCC (Cúbica de Corpo Centrado) o número de coordenação é 8.
Hexagonal é 12.
CS - CÚBICA SIMPLES
Para cristais cerâmicos em que a ligação é iónica, o número de coordenação depende da razão: Raio do Cation/Raio do Anion.
Os cations, tendo carga positiva porque cederam eletrons, têm volume mais pequeno que os anions. Assim esta razão é menor que 1.
Número de Coordenação
Rc/Ra
2
<0.155
3
0.155-0.225
4
0.225-0.414
6
0.414-0.732
8
0.732-1.0
TIPOS DE ESTRUTURA 
	- Estrutura CsCl (Cloreto de Césio)
A estrutura desse composto é gerada a partir de um arranjo CS dos ânions, tendo em seus interstícios, os cátions;
O Número de Coordenação nesse caso (r = 0,170 nm e R = 0,181 nm, r/R = 0,939) é igual a 8;
A troca de posições dos ânions e dos cátions não conduz a qualquer alteração do arranjo iônico.
Desenho esquemático da estrutura do CsCl
TIPOS DE ESTRUTURA 
	- Estrutura ZnS (Sulfeto de Zinco)
Tem estrutura formada a partir de um arranjo CFC do S (enxofre) e o Zn (zinco) ocupando ineterstícios tetraédricos;
O caráter das ligações é altamente covalente. 
Exemplos de compostos cerâmicos que apresentam este tipo de arranjo estrutural: ZnTe e SiC.
TIPOS DE ESTRUTURA 
Compostos Cerâmicos AnXm	
Além dos cristais simples do tipo AX, alguns cristais do tipo AnXm podem ser facilmente previstos.
Dos cristais AnXm, os mais simples são do tipo AX2. O número de cátions e ânions é diferente devido à necessidade de um balanço de cargas, o que resulta em dois ânions para cada cátion: Estrutura do CaF2.
TIPOS DE ESTRUTURA 
	- Estrutura CaF2 (Fluoreto de Cálcio)
Esse composto forma uma estrutura relativamente simples onde os ânions exibem o arranjo CS e os cátions ocupam posições intersticiais;
O Número de Coordenação é agora diferente para o cátion e para o ânion. Para os íons do Ca, o Número de Coordenação é igual a 8, enquanto para os íons do F, é de 4. 
Desenho esquemático da estrutura do CaF2
CONCLUSÃO
Tem que fazer.