Introducao de ciencia dos materiais

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UNIDADE TIETÊ
Introdução à Ciências dos Materiais–
Prof. Ms. Talita Fogaça de Oliveira
Aula 2 – Introdução à Ciência dos 
Materiais
Introdução à Ciência e engenharia dos 
materiais
Perspectiva histórica;
Ciência e engenharia dos materiais;
Classificação dos materiais;
Materiais avançados;
Aplicação dos materiais modernos.
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Introdução – Perspectiva histórica
Denominação da antiga era da civilização humana é baseada nos
materiais utilizados para construção de armas e ferramentas.
2,5 milhões 
de anos
Idade da 
Pedra
‘Idade do 
Cobre’
Idade do 
Bronze
Idade do 
Ferro
‘Idade da 
Cerâmica’
‘Idade do 
plástico ou 
do silício’
4000-3000 
a.C.
2000-1000 
a.C.
1000-1 
a.C.
milhares de 
anos atrás 
(?)
séc. XX a ...
Introdução – Perspectiva histórica
Materiais
Substâncias cujas 
propriedades as tornam 
utilizáveis em :
 Estruturas;
 Máquinas;
 Dispositivos;
 Produtos consumíveis.
 Cerâmicas;
Metais;
Semicondutores;
Supercondutores;
Polímeros;
Vidros;
Fibras;
Madeiras;
Compósitos.
• Cada seguimento de nossas vidas 
diárias é influenciado em maior ou 
menor grau pelos materiais.
Introdução – Perspectiva histórica
• Um avanço na compreensão de um tipo de material é
frequentemente o precursor da progressão escalonada de uma
tecnologia.
•Por exemplo, os automóveis não teriam sido possíveis sem a
disponibilidade de aço a baixo custo ou de algum outro substituto
comparável.
•Em nossos tempos, dispositivos eletrônicos sofisticados
dependem de componentes que são feitos a partir dos chamados
materiais semicondutores.
Introdução – Ciência e Engenharia de materiais
Ciência dos 
materiais
Engenharia 
dos materiais
Relações entre
as estruturas e
as propriedades
dos materiais
Projeto na engenharia
da estrutura de um
material para produzir
um conjunto
predeterminado de
propriedades.
Processamento Estrutura Propriedades Desempenho
Introdução – Classificação dos materiais
Metais
Cerâmicas
Vidros
Polímeros
Grupos
Compósitos
Materiais 
avançados
Materiais 
do futuro
Metais
• Materiais metálicos são normalmente 
combinações de elementos metálicos;
• Os átomos nos metais e nas suas ligas estão 
arranjados em uma maneira muito ordenada;
• Em comparação aos polímeros e as cerâmicas, são relativamente 
densos;
Características Mecânicas: 
 Material rígido, resistente e dúctil (capacidade de deformar sem 
sofrer fratura);
 Resistente a fratura (amplo uso em aplicações estruturais);
• Eles possuem um número grande de elétrons
não- localizados; isto é, estes elétrons não estão ligados a qualquer 
átomo em particular. Muitas propriedades dos metais são atribuídas 
diretamente a estes elétrons. 
• Os metais são condutores extremamente bons de eletricidade e calor,
e não são transparentes à luz visível; uma superfície metálica polida
possui uma aparência brilhante.
Metais
Cerâmicas
• Os cerâmicos são compostos formados entre os 
elementos metálicos e não- metálicos; 
• óxidos, nitretos e carbetos. 
• A grande variedade de materiais que se enquadra nesta classificação 
inclui cerâmicos que são compostos por minerais argilosos, cimento e 
vidro. 
• Estes materiais são tipicamente isolantes à passagem de eletricidade 
e calor, e são mais resistentes a altas temperaturas e ambientes 
abrasivos do que os metais e polímeros. 
Características Mecânicas: 
 Rígidos e Resistentes;
 Duras porém frágil (ausência de ductibilidade).
Polímeros
• Os polímeros compreendem os materiais comuns de plástico e
borracha.
• Compostos orgânicos que têm sua química baseada no carbono, no
hidrogênio e em outros elementos não-metálicos;
• Possuem estruturas moleculares muito grandes.
• Possuem tipicamente baixas densidades e podem ser extremamente
flexíveis.
Polímeros
Compósitos
• Composto por dois ou mais materiais individuais, os quais se
enquadram nas categorias discutidas anteriormente (metais,
cerâmicos ou polímeros);
Objetivo de se formar um compósito:
 atingir uma combinação de propriedades que não é exibida por
qualquer material isolado;
 Incorporar as melhores características de cada um dos materiais que
o compõe.
Compósitos
Materiais Avançados
• Aplicações de alta tecnologia (ou high- tech);
• Por alta tecnologia queremos dizer um dispositivo ou produto que
opera ou funciona utilizando princípios relativamente sofisticados;
• Exemplos: os equipamentos eletrônicos (câmeras de vídeo, CD/DVD
players etc), computadores, sistemas de fibra ótica, espaçonaves,
aeronaves e foguetes militares.
• Estes materiais avançados são tipicamente materiais tradicionais cujas
propriedades foram aprimoradas, ou então materiais de alto
desempenho recentemente desenvolvidos.
•Podem ser de todos os tipos de materiais (por exemplo, metais,
cerâmicos, polímeros), e em geral são relativamente caros.
Materiais Avançados 
- SEMICONDUTORES
• Possuem propriedade elétrica intermediária entre aquelas exibidas
pelos condutores elétricos (metais e ligas metálicas) e os isolantes
(cerâmicas e polímeros);
•São aplicados em circuitos integrados;
•Os semicondutores revolucionaram totalmente as indústrias de
produtos eletrônicos e computadores.
Materiais Avançados - BIOMATERIAIS
• São empregados em componentes implantados no corpo humano para
substituição de partes do corpo doentes e danificadas.
•Estes materiais não devem produzir substâncias tóxicas e devem ser
compatíveis com os tecidos do corpo.
Materiais Avançados 
- NANOMATERIAIS
• Podem ser constituídos de qualquer um dos quatro tipos básicos de
materiais – metais, cerâmicas, polímeros e compósitos;
•Diferencial – TAMANHO: ordem nano (10-9)
•Eletrônica, biomedicina, esportes, produção de energia.