Materiais Metálicos e Cerâmicos

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Introdução 
 
Define-se materiais como sendo aquilo que empregamos na confecção de bens 
materiais tais como: habitações, veículos, máquinas e equipamentos e 
utensílios. Os materiais são classificados tecnicamente em três classes 
principais independentes e uma composta, denominadas, respectivamente: 
polímeros, cerâmicas, metais e compósitos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Materiais Metálicos 
 
Metal é um elemento, substância ou uma liga metálica caracterizado pela sua 
boa condutividade térmica e elétrica, geralmente apresentando 
uma cor prateada ou amarelada, e uma elevada dureza. Qualquer metal pode 
ser definido também como um elemento químico que forma aglomerados 
de átomos com caráter metálico. 
Em um metal, cada átomo exerce apenas uma fraca atração nos elétrons mais 
externos, da camada de valência, que podem então fluir 
livremente, proporcionando a formação de íons positivos e o estabelecimento 
de ligações iônicas com não-metais. Os elétrons de valência são também 
responsáveis pela alta condutividade dos metais (teoria de bandas). 
Os metais são um dos três grupos dos elementos distinguidos por suas 
propriedades de ionização e de ligação, junto com os metalóides e os não-
metais. 
A condutividade térmica quantifica a habilidade dos materiais de conduzir calor. 
Materiais com alta condutividade térmica conduzem calor de forma mais rápida 
que os materiais com baixa condutividade térmica. A condutividade elétrica é 
usada para especificar o caráter elétrico de um material. Ela é o recíproco 
da resistividade. Ela é indicativa da facilidade com a qual um material é capaz 
de conduzir uma corrente elétrica. 
Os metais são por natureza bons condutores térmicos e elétricos. 
A maleabilidade é uma propriedade que junto a ductilidade apresentam os 
corpos ao serem moldados por deformação. A diferença é que a ductilidade se 
refere a formação de filamentos e a maleabilidade permite a formação de 
delgadas lâminas do material sem que este se rompa, tendo em comum que não 
existe nenhum método para quantificá-los. Em muitos casos, a maleabilidade de 
uma substância metálica aumenta com a temperatura. Por isso, os metais são 
trabalhados mais facilmente a quente. Os metais são fáceis de serem 
transformados em lâminas. 
Elasticidade estuda o comportamento de corpos materiais que se deformam ao 
serem submetidos a ações externas (forças devidas ao contato com outros 
corpos, ação gravitacional agindo sobre sua massa, etc.), retornando à sua 
forma original quando a ação externa é removida. Até um certo limite ela 
depende do material e temperatura. A elasticidade linear, entretanto, é uma 
aproximação; os materiais reais exibem algum grau de comportamento não-
linear. Os metais apresentam alta capacidade de voltar ao normal após serem 
esticados. 
 
 
 
 
 
 
 
Materiais Cerâmicos 
 
 
Os materiais cerâmicos são especiais devido às suas propriedades. Eles 
tipicamente possuem pontos de fusão elevados, baixos valores de 
condutividade elétrica e térmica e altas forças de compressão. Além disso, eles 
geralmente são duros e quebradiços com uma boa estabilidade química e 
térmica. Os materiais cerâmicos podem ser categorizados como cerâmica 
tradicional e cerâmica avançada. Os materiais cerâmicos como a argila são 
classificados como cerâmicas tradicionais e normalmente são feitos de argila, 
sílica e feldspato. Como o próprio nome sugere as cerâmicas tradicionais não 
devem satisfazer propriedades específicas rígidas após sua produção, de 
modo que as tecnologias baratas são utilizadas para a maioria dos processos 
de produção. 
Nas indústrias eletrônica e elétrica, materiais cerâmicos avançados como 
titânio bário (BaTiO 3), materiais piezoelétricos e materiais semicondutores são 
muito utilizados para a produção de capacitores cerâmicos, sensores de 
temperatura e osciladores. As cerâmicas utilizadas para este tipo de aplicações 
são chamadas cerâmicas funcionais. As propriedades específicas dos 
materiais cerâmicos avançados são utilizadas para suas aplicações industriais. 
A ferroeletricidade é uma propriedade em materiais como titânio de titânio de 
chumbo, titanato de chumbo, titanato de bário, etc. Os materiais ferroelétricos 
possuem duas propriedades. Em uma deve haver uma polarização espontânea 
e na outra a polarização deve ser capaz de reorientar. Esta propriedade é 
utilizada para produzir aplicações como sensores, bombas, sonar e microfones. 
Existem várias outras aplicações que são encontradas nas outras áreas 
também. A cerâmica magnética é outro tipo de material cerâmico avançado 
que é utilizado para a produção de antenas e indutores. Biocerâmicas como a 
alumina com alta densidade e pureza é usado para implantes dentários. 
Óculos, produtos químicos e a substituição de quadris e joelhos, etc. são 
algumas das aplicações de materiais biocerâmicos. Embora as cerâmicas 
tradicionais tenham sido utilizadas em civilizações antigas, a cerâmica 
avançada é um campo recentemente desenvolvido. Mas eles têm algumas 
funções extremamente importantes e já mostraram um rápido crescimento. 
Ambos os materiais cerâmicos possuem uma importância significativa para a 
indústria e é de se esperar que o melhor ainda esteja por vir, especialmente no 
campo da cerâmica avançada. 
 
 
 
 
 
 
Materiais Poliméricos 
 
 
Os polímeros são macromoléculas compostas por muitas unidades de 
repetição denominadas meros, ligadas por ligações covalentes. Existem 
polímeros obtidos de fontes não-renováveis, como polímeros obtidos de fontes 
renováveis. Polietileno, polipropileno e o policloreto de vinila, polímeros muito 
comuns no dia a dia são exemplos de polímeros advindos de fonte não 
renovável. A quitosana, colágeno e amido termoplástico são polímeros advindo 
de fontes renováveis. Outra classe de polímeros são os elastômeros, com 
capacidade de se deformar 3 vezes o seu comprimento inicial, como a 
borracha natural. A maioria dos polímeros são isolantes térmicos e elétricos. 
Estudos recentes visam a produção e utilização de polímeros de fontes 
renováveis, ou que sejam biodegradáveis após sua utilização. Dentre outras 
linhas de pesquisa podem ser citados os polímeros para aplicação médica, 
como em próteses, e os polímeros condutores para aplicações em robótica, 
energia solar e eletrônica. Devido características de baixa densidade, menores 
custos de material e processamento, como a capacidade de se obter as mais 
variadas formas, os polímeros são empregados em muitos setores como 
indústria têxtil, embalagens, automobilística, tintas, coméstica, agroindustrial, 
adesivos e saúde 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Materiais compósitos 
 
 
 
Os compósitos, são materiais formados pela união de outros materiais com o 
objetivo de se obter um produto de maior qualidade. A síntese de materiais 
compósitos se dá por misturar compostos de naturezas diferentes com o intuito 
de imprimir novas propriedades aos materiais. Por ser um material multifásico, 
um compósito exibe além das propriedades inerentes de cada constituinte, 
propriedades intermediárias que vem da formação de uma região interfacial. 
O exame macroscópico deste material permite a identificação de diferentes 
componentes a olho nu. Note que diferentes materiais podem ser combinados 
microscopicamente, como é o caso de ligas metálicas, mas o material resultante 
é macroscopicamente homogêneo, ou seja, a olho nu não se distinguem os 
componentes. 
Eles são usados correntemente nas indústrias automotiva, aeroespacial, naval, 
esportiva, em bioengenharia (próteses),para exemplificar. 
Os materiais compósitos possuem comportamentos mecânicos que diferem 
daqueles de materiais de engenharia convencionais, homogêneos por exemplo. 
Algumas características são pequenas modificações do comportamento, outras 
totalmente novas e demandam procedimentos analíticos e experimentais mais 
sofisticados, como por exemplo, para materiais compósitos laminados. 
A simulação é essencial neste caso para a concepção do compósito, verificação 
de resultados e análise. Tome-se como exemplo um material compósito 
laminado. Há diferentes variações envolvidas: material, quantidade de camadas, 
espessura da camada, orientação, sequência de empilhamento. Cada variação 
dá origem a um novo material, com característica única. A simulação permite o 
estudo da aplicação destes diferentes materiais na estrutura de compósito, e 
selecionar o que for mais adequado para atender requisitos de projeto. 
A vantagem dos materiais compósitos é que usualmente exibem qualidades 
melhores do que seus constituintes isolados e oferecem qualidade que nenhum 
dos componentes possui. Algumas propriedades que podem ser melhoradas: 
resistência, rigidez, resistência a corrosão, resistência ao desgaste, peso, 
durabilidade, comportamento dependente da temperatura, isolamento térmico, 
condutibilidade térmica, isolamento acústico. Todas estas propriedades não são 
melhoradas simultaneamente. Algumas até conflitam, mas o importante é que 
diferentes componentes podem ser trabalhados para que o material compósito 
resultante possua a propriedade requerida