Tipos de materiais

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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ 
Câmpus Dois Vizinhos 
Curso: Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia 
Diciplina: Ciência dos materiais 
 Profa. Lucimara Lopes 
Aluna: Ana Paula Miola 
APS 
 
 
Ferro elétricos 
Cada célula do cristal possui um momento dipolo eletrico permanente e 
a interação entre elas acarreta um polarização total do matérial. Materiais com 
interação dipolo (spin do elétron) diferente de zero em caracter permanente são 
chamados de ferroeletricos. Existem apenas em fase solida Ex (BaTi3 ). Se um 
íon for deslocado da sua posição de equilibrio a força do campo elétrico supera 
a força elástica assim resulta em um momento dipolo onde ocorre uma alteração 
na estrutura cristalina. 
 
Pizoelétricos 
Com aplicação de tensões, pressões ou aquecimento é possivel eletrizar 
alguns materiais e isso causa uma diferença de pontencial em alguns pontos do 
material e aplicações energia elétrica pode causar deformações nesses 
materiais. Ex: Turmalina, quartzo, titanato. Por possuerem essas propriedades 
esses materiais são muito utilizados como sensores pois respondem a um 
disturbiu. 
 
Dielétricos 
São materiais que aparesentam baixa condutividade elétrica e são 
utilizados como isolantes elétricos ou como armazenadores de energia. Os 
sólidos possuem menor constante dielétrica em relação a liquidos e gases. Os 
isolantes polares sólidos de estrutura cristalina se dividem em dois sub-grupos: 
Primeiro são os amorfos( vidros) sua mudança de orientação de áreas íonicas 
muda conforme a temperatura, segundo são sólidos polares cristalinos no qual 
possuem dipolos semelhante aos liquidos são influenciados pela temperatura e 
agitação externa. Ex: celulose. 
 
 
Série triboelétrica 
São materiais que se eletrezam por atrito onde alguns tem facilidade para 
se tornarem mais carregados negativamente e outros positivamente. Na tabela 
criada para esses materiais, quanto mais alta a sua posição ocupada maior a 
possibilidade de perder eletrons quando atritado com um elemento de uma 
posiçao mais baixa. Ex: Couro e PVC, (couro carrega possitivamente e o PVC 
negativamente). 
 
Eletreto 
São materiais que podem continuar a exibir uma polimerização mesmo 
após a remoção do campo elétrico aplicado. Todos os momentos dipolos 
apontam praticamente na mesma direção. Essas substancias são os eletretos 
que exibem polimerização quase permanente. Ex: cera de carnaúba ( possui 
carga eletrostática superficial e permanente) 
 
Ferromagnetismo 
Alguns materiais metálicos possuem momento magnetico devido a 
ausencia de um campo externo, essas caracteristicas são exibidas pelos 
materiais de transição (ex, ferita, cobalto, niquel) esse momento magnetico se 
da pelo cancelamento dos spins devido sua estrutura eletronica. O momento 
magnetico faz com que os spins resultantes se alinhem uns aos outros, chamado 
de domínio, essa interação ocorre mesmo sem campo externo. 
 
Diamagnetismo 
É uma força fraca de magnetismo e que existe somente quando um 
campo externo esta sendo aplicado. O campo magnetico aplicado induz uma 
mundança contraria a força aplicada no orbital dos eletrons. Os materiais 
diamagneticos quando colocados em imas fortes são atraidos em direção de 
campos fracos. Essa caracacteristica magnetica é encontrada em todos os 
materiais mas so pode ser observada quando outras forças magneticas estao 
ausentes. 
 
Paramagnetismo 
Na ausência de campo magnetico externo, as orientaçoes atomicas são 
aleatorias. Paramagnetismo é quando os dipolos se alinham por rotação a um 
campo externo aumentando sua permeabilidade relativa. E não possuem 
interaçao mutua a dipolos adjacentes. Esse tipo de materiais são considerados 
não-magneticos pois exibem magnetização quando a presença de um campo 
externo. 
 
Supercondutividade 
Consiste em um fenomeno eletrico, pois existe forças magneticas 
relacionadas a condutividade. Esses materiais são usados como imas pois são 
capazes de gerar grandes compos. Materiais supercondutores possuem uma 
resistividade a temperaturas que caem buscamente (temperatura critica). Esse 
estado é resultado da interação de atração de pares de eletrons condutores. São 
divididos em tipo I e tipo II, no tipo um são os matériais com temperatura critica 
relativamente baixa e no tipo II, materiais com temperaturas relativamente 
elevedas.Ex: ceramicas,bário e cobre. 
 
Fotocondutividade 
A energia termica associada a vibraçoes de redes pode promover 
exitaçoes eletronicas, onde são criados eletrons livres ou burracos, portadores 
de cargas adicionais podem ser gerados como consequencia da transiçao 
eletronica de fótons nas quais a absorveção de luz e um aumento na 
condutividade, portanto quando um material fotocondutivo é iluminado a um 
aumento na condutividade. Ex luz solar. 
 
Lasers 
Ao contrario das luzes incoerentes produzidas por outros tipos de 
radiação, o laser é uma luz coerente gerada pela transição eletronica que se 
iniciam por um estimulo externo. Ex : safira, os seus elétrons estão em estado 
fundamental, até a excitação externa que faz com que os elétrons saltem o nível 
menor de menor energia para o de maior, quando os elétrons decaem para a 
fase metaestável os faixes de lasers são emitidos. 
 
Cor 
Para materiais com espaçamento de bandas onde impurezas são 
capazes de entrar. É possível um decaimento de elétrons envolvendo a 
excitação deles para os espaços dentro das bandas, esse processo gera uma 
emissão de fótons dentros das bandas com energia menor que a energia do 
espaçamento e a cada faixa de comprimento de onda transmitido existe uma 
cor, por isso materiais isolantes apresentam aparencia colorida. Ex safira é 
incolor, mas o rubi é vermelho devido a impureza Al3+ 
 
 
 
 
Luminoscência 
Capacidade de um matérial em absorver energia e reemitir em luz visível. 
A luz é visivel devido ao decaimento do elétron para seu estado menor energia. 
Ela é classificada de acordo com o tempo de retorno do elétron: Fluorescência, 
possui um tempo curto de retorno, fosforescência tempo mais longo de retorno. 
Ex: oxidos e sulfetos. 
 
Fibras ópticas 
O sinal transformado nas fibras ópticas, depende de um repetidor, 
conversor e um descodificador. No codificados ocorre a transformação do sinal 
elétrico em bitz (uma linguagem de sinais), conversor o laser emite feixes de luz 
no infravermelho do espectro eletromagnetico e a saida é por pulsos de luz de 
alta potencia e o repetirdores servem para amplificar o sinal a longas distancias 
e a fibras opticas servem para guiar esse sinal. Vidro de silica de alta pureza é 
usado para formar as fibras. 
 
Metamateriais 
São materiais criados artificialmente, carregados de propriedades que não 
poderiam ser encontrados em elementos químicos na natureza. 
 
 
 
Exercícios 
 
Capitulo 20 
20.31- Efeito Meissener 
Esse efeito ocorre em materiais supercondutores do tipo I, enquanto a 
temperatura aumenta o material permanece diamagnetico ate o campo 
magnetico critico ser atingido, nesse ponto a condução se torna normal e ocorre 
uma penetração completa do fuxo magnetico. 
A levitação de imãs em materiais supercondutores é explicado por esse efeito, 
as correntes geradas expelem o campo magnético fazendo com que o imã levite 
sobre o material, é desse princípio que os trens Maglev se baseiam. 
 
 
 
 
 
Capitulo 18 
18.59- Ferroeletricidade 
O momento dipolar resulta dos deslocamento relativos dos íons O2- e Ti3+ das 
suas posições simétricas, dessa forma o momento dipolar iônico permanente 
está associado a cada célula unitária, quando o titanatode bário é aquecido 
acima da sua temperatura curie ferroelétrica (é o valor de temperatura em que 
um material ferromagnético perde suas propriedades magnéticas). A célula 
unitária se torna cubica e todos os íons assumem posições simétricas dentro da 
célula unitária cubica, o material agora possui a estrutura cristalina da perovskita 
e o comportamento ferro elétrico deixa de existir. 
Capitulo 21 
21.1-