Aula 1 - Introdução

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Ciências de Materiais I - Prof. Nilson – Aula 1
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Ciências de Materiais I
Prof. Nilson C. Cruz
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Materiais na nossa vida
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Desenvolvimento = Habilidade de 
produzir e manipular materiais
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Ciência de Materiais
Entender as relações entre síntese, 
processamento, estrutura e propriedades 
dos materiais.
Engenharia de Materiais
Como transformar materiais em 
dispositivos ou estruturas úteis.
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Estrutura
Arranjo de átomos ou íons
Propriedade
Tipo de resposta a um estímulo
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Propriedades
Mecânicas
Força → Deformação (Módulo de elasticidade, resistência)
Elétricas
Campo elétrico → Corrente (condutividade, constante 
dielétrica)
Térmicas
Calor → Aquecimento (Condutividade, calor específico)
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Propriedades
Magnéticas
Campo magnético→Magnetização (permeabilidade, 
susceptibilidade)
Ópticas
Radiação Eletromagnética→Reflexão (índice de refração, 
refletividade)
Deteriorativas
Ambiente→ Reatividade química
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Processamento
Maneiras de moldar ou modificar 
Síntese
Produção a partir de componentes 
naturais ou não
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Processamento, Síntese
↓
Estrutura
↓
Propriedades
↓
Desempenho
$!!!
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Porque estudar materiais? 
Seleção:
- condições de aplicação (resistência x ductibilidade)
- deterioração (resistência x temperatura)
- custo (bom x caro)
Conhecimento⇒⇒⇒⇒melhor escolha
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A: Composição
•Ferro?
•Alumínio?
•Ligas?
•Em quais quantidades?
C: Síntese
•Como controlar o processo para 
produzir aço com alta resistência e 
conformabilidade?
•Como produzir um chassis 
aerodinâmico?
B: Microestrutura
•Quais características da estrutura 
limitam a resistência e a 
conformabilidade?
•O que controla a resistência? 
Desempenho
Custo
•Qual a relação peso/resistência?
•Qual o efeito sobre a segurança 
do veiculo?
•Qual o custo de fabricação?
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Classificação dos Materiais
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•Combinação de elementos 
metálicos (Ligas)
•Elétrons Delocalizados
•Bons Condutores
•Não transparentes
•Resistentes
•Moldáveis
Metais
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•Materiais inorgânicos 
metálicos e não metálicos 
ligados entre si (PZT)
•Isolantes térmico e 
elétrico (Al2O3)
•Alta dureza (TiO2)
•Resistentes a altas 
temperaturas
Cerâmicas
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•Plásticos formados por 
longas cadeias carbônicas
•Leves
•Flexíveis
•Propriedades ópticas, 
elétricas e mecânicas 
ajustáveis
•Resistentes
•Moldáveis
Polímeros
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•Misturas de diferentes 
materiais
•Propriedades mistas
•Leves
•Resistentes
•Duros
•Moldáveis
Compósitos
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•Si, Ge, GaAs
•Base da indústria eletrônica
•Características elétricas 
intermediárias entre 
condutores e isolantes
•Propriedades extremamente 
sensíveis à dopagem com 
impurezas
Semicondutores
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Alguns desafios:
Energia Nuclear: combustível, contenção, resíduos 
Transportes: redução de peso, aumento da 
temperatura do motor
Energia Solar
Processos menos poluentes
Reciclagem
Matérias primas alternativas 
Materiais Biocompatíveis