microestrutura dos materiais

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS - UFAM 
FACULDADE DE TECNOLOGIA - FT 
ENGENHARIA CIVIL 
MATERIAIS DE CONTRUÇÃO 1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MICROESTRUTURA DOS MATERIAIS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MANAUS – AM 
2018 
UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS - UFAM 
FACULDADE DE TECNOLOGIA - FT 
ENGENHARIA CIVIL 
MATERIAIS CONSTRUÇÃO 1 
 
 
 
 
 
 
 
 
MICROESTRUTURA DOS MATERIAIS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MANAUS – AM 
2018 
Trabalho apresentado ao professor João de 
Almeida Melo, para obtenção de nota parcial 
na disciplina de Materiais de Construção 1. 
 
 
SUMÁRIO 
1. INTRODUÇÃO .................................................................................................... 5 
2. MATERIAIS METÁLICOS ................................................................................ 6 
2.1. MATERIAIS FERROSOS ............................................................................ 6 
2.2. METERIAIS NÃO FERROSOS ................................................................... 7 
2.3. CARACTERIZAÇÃO DOS METAIS.......................................................... 9 
2.3.1. O MEV (Microscópio Eletrônico de Varredura) ..................................... 9 
2.3.2. O MET (Microscópio Eletrônico de Transmissão) ................................. 9 
2.3.3. O FRX (Espectrômetro de Fluorescência de Raios) ................................ 9 
2.3.4. O DRX (Difratômetro de Raios X ......................................................... 10 
3. MATERIAIS CERÂMICOS .............................................................................. 11 
3.2. CERÂMICAS À BASE DE SILICATOS ................................................... 14 
3.3. IMPERFEIÇÕES NAS CERÂMICAS ....................................................... 17 
3.4. DIFUSÃO EM MATERIAIS IÔNICOS .................................................... 18 
3.5. DIAGRAMAS DE FASES DAS CERÂMICAS ........................................ 18 
3.6. PROPRIEDADES MECÂNICAS............................................................... 21 
3.6.1. FRATURA FRÁGIL DAS CERÂMICAS ............................................ 21 
3.6.2. COMPORTAMENTO TENSÃO-DEFORMAÇÃO ............................. 22 
3.6.3. MECANISMOS DE DEFORMAÇÃO PLÁSTICA ............................. 22 
3.6.4. CONSIDERAÇÕES MECÂNICAS DIVERSAS ................................. 23 
3.7. TIPOS E APLICAÇÕES DAS CERÂMICAS ........................................... 24 
3.7.1. VIDROS ................................................................................................ 24 
3.7.2. VIDROCERÂMICAS ........................................................................... 24 
3.7.3. PRODUTOS À BASE DE ARGILA ..................................................... 24 
3.7.4. REFRATÁRIOS .................................................................................... 25 
3.7.5. ABRASIVOS ......................................................................................... 25 
3.7.6. CIMENTOS ........................................................................................... 25 
3.7.7. CERÂMICAS AVANÇADAS .............................................................. 26 
3.8. FABRICAÇÃO E PROCESSAMENTO .................................................... 26 
3.8.1. VIDROS E VIDROCERÂMICAS ........................................................ 26 
3.8.2. PRODUTOS À BASE DE ARGILA ..................................................... 29 
3.8.3. PRENSAGEM DE PÓS ........................................................................ 31 
3.8.4. FUNDIÇÃO EM FITA .......................................................................... 31 
4. MATERIAIS POLIMÉRICOS ....................................................................... 32 
4.1. MOLÉCULAS POLIMÉRICAS ........................................................... 32 
4.2. A QUÍMICA DAS MOLÉCULAS POLIMÉRICAS ............................ 32 
4.3. PESO MOLECULAR ............................................................................ 33 
4.4. FORMA MOLECULAR ....................................................................... 33 
4.5. ESTRUTURA MOLECULAR .............................................................. 34 
4.6. POLÍMEROS TERMOPLÁSTICOS E TERMOFIXOS ...................... 35 
4.7. COPOLÍMEROS ................................................................................... 35 
4.8. CRISTALINIDADE DOS POLÍMEROS ............................................. 36 
4.9. CRISTAIS POLIMÉRICOS .................................................................. 37 
4.11. FATORES QUE INFLUENCIAM AS PROPRIEDADES 
MECÂNICAS DOS POLÍMEROS SEMICRISTALINOS ............................................. 43 
4.12. TIPOS DE POLÍMEROS ...................................................................... 43 
4.13. SÍNTESE E PROCESSAMENTO DE POLÍMEROS .......................... 47 
5. CONCLUSÃO .................................................................................................... 52 
6. REFERÊNCIA ................................................................................................... 53 
 
 
 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
Os materiais foram, são e continuarão a ser fundamentais para o desenvolvimento da 
nossa civilização. Tanto é assim que vários estágios do progresso humano recebem os nomes 
de "Idade da Pedra", "Idade do Bronze", "Idade do Ferro" e assim por diante. Podemos definir 
material, de uma maneira geral, como qualquer substância que pode ser usada em aplicações 
práticas. 
 A Ciência dos Materiais está intimamente ligada a vários campos tradicionais da 
engenharia e da ciência: física, metalurgia, química, eletricidade e mecânica. Na verdade, o 
engenheiro de materiais necessita de conhecimentos básicos em todas essas áreas. O que 
distingue a Ciência dos Materiais é o fato de que envolve a investigação de todos os parâmetros 
que determinam as propriedades de um dado material durante sua vida útil, isto é, nas fases de 
extração, fabricação, utilização, e, em muitos casos, reciclagem. 
 Assim, a Ciência dos Materiais estuda as relações que existem entre a estrutura de um 
material e suas propriedades mecânicas, elétricas, magnéticas, químicas e outras. Um conceito 
básico para o estudo de qualquer material é o conceito de microestrutura, definida como o 
arranjo básico dos núcleos e elétrons do material e dos defeitos existentes em escala atômica. 
A microestrutura afeta profundamente as propriedades de um material e consequentemente sua 
aplicabilidade em situações práticas. O estudo da correlação entre a microestrutura e as 
propriedades macroscópicas dos materiais constitui o objetivo básico da Ciência dos Materiais. 
Materiais Metálicos tem por objetivo estudar a microestrutura de metais e ligas 
metálicas e sua relação com as propriedades mecânicas. 
Materiais Poliméricos tem por objetivo estudar as propriedades físico-químicas e 
mecânicas de materiais poliméricos. 
Materiais Cerâmicos tem por objetivo a síntese, processamento e caracterização de 
materiais cerâmicos, bem como o estudo das propriedades mecânicas desses materiais. 
 
 
 
 
 
 
2. MATERIAIS METÁLICOS 
Ligas metálicas são misturas formadas por dois ou mais constituintes, sendo necessário 
que um deles seja um metal. O maior exemplo de liga no nosso cotidiano é o aço. Este é 
composto pelo metal ferro. Além dele, também se encontram o silício, enxofre e fósforo. As 
ligas metálicas são muito utilizadas em processos industriais por possuírem propriedades 
interessantes. O metal, por si só, não obteria o mesmo resultado.Um grande exemplo da situação exposta acima é o fato de que o aço - uma liga metálica 
- possui maior resistência à tração e maior dureza do que o ferro puro. Com isso, o aço é mais 
indicado para a construção civil, por exemplo, para ser usado como concreto armado, estrutura 
de edificações, produção de panelas e caldeiras, entre outros. 
Da mesma forma, existem outros diversos tipos de ligas metálicas com diferentes 
aplicações. Alguns exemplos são: aço inox - reduz drasticamente a taxa de corrosão devido a 
presença do cromo - é usado em talheres, peças de carro, etc; latão - possui uma alta 
flexibilidade - é usado para produzir instrumentos musicais de sopro como flautas, clarinetes, 
etc; magnálio - material extremamente leve - é usado como constituinte de peças de aviões e 
automóveis. 
2.1. MATERIAIS FERROSOS 
Os metais ferrosos são ligas que apresentam, principalmente, ferro e carbono na sua 
composição, porém ainda possuem outros elementos, como o manganês, cobre, entre outros. 
Para o metal ser caracterizado como ferroso, as especificações são as seguintes: ter pelo menos 
90% de ferro; ter no máximo 5% de carbono; ter outros materiais com quantidade reduzida. Os 
metais ferrosos mais comuns são: Aço, ferro fundido e ferro laminado. 
Para ser considerado aço, o material deve conter, no máximo, 1,7% de carbono. O aço 
apresenta uma grande aplicabilidade na engenharia estrutural. Quando utilizado nesse ramo, a 
composição de carbono utilizada é de até 0,29% para evitar perdas de propriedades 
interessantes. O carbono permite o aumento da resistência mecânica, porém, teores mais 
elevados reduzem a ductilidade e soldabilidade. O ferro fundido e o ferro laminado deixaram 
de ser empregados por conta da sua baixa capacidade de resistir à tração. No caso do ferro 
fundido, há ainda um problema relacionado a sua capacidade limitada de ductilidade e 
soldabilidade. 
2.2. METERIAIS NÃO FERROSOS 
Os metais não ferrosos são todos aqueles que possuem uma empregabilidade na 
indústria ou na engenharia, mas que não contém o elemento ferro. Dentro deles, podemos 
destacar os seguintes metais: Alumínio, Cobre, Chumbo. 
O cobre é utilizado para fins de condução elétrica, pois apresenta uma excelente 
condutibilidade e maleabilidade. Dentro do grupo dos metais, possui a segunda maior 
condutibilidade, estando apenas atrás da prata. Por isso, o seu uso em fios é comum. 
O Alumínio, apesar de ser um material leve, apresenta uma excelente resistência 
mecânica. Por conta disso, o seu uso é frequente nas indústrias, como na fabricação de latas, 
utensílios para a cozinha e na construção civil. 
O chumbo é o tipo de metal que está perdendo espaço dentro da indústria, por conta 
da sua toxicidade para o homem e o meio ambiente. Porém, ainda possui sua utilização em 
algumas áreas, uma vez que apresenta forte resistência ao ataque ácido. 
Mas qual é a composição e normas dos metais? 
Cada liga metálica possui uma concentração química de elementos e uma 
microestrutura de distribuição bem definida. Esses valores são padronizados segundo as normas 
do SAE (Society of Automotive Engineers), do AISI (American Iron and Steel Institute) e do 
ASTM (American Society for Testing Materials). No Brasil, as normas foram unificadas pela 
ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas). Estas foram baseadas nas normas SAE e 
AISI. 
Existem diversas normas para aços carbonos. Elas especificam as composições de cada 
um dos componentes que precisam estar contidos no aço de acordo com a aplicação que será 
destinada ao material. Existe uma norma, a NBRISO5832-1, que regulariza os aços que servirão 
para implantes em cirurgias, por exemplo. Já para os aços carbonos ligados a construção 
mecânica, contamos com a norma NBR NM 87. Estas normas classificam os aços por meio de 
um número, de quatro ou cinco dígitos. Cada dígito tem a função de indicar uma propriedade 
presente no aço. 
Imagine-se então comprando uma liga metálica de aço inox, por exemplo. Segundo a 
Norma NBR NM 87, os aços inoxidáveis são ligas de ferro (Fe), carbono (C) e cromo (Cr) com 
um mínimo de 10,50% de Cr. Assim, para autenticar a veracidade da liga que você comprar, é 
possível realizar uma caracterização do metal e comprovar se o material vendido como aço 
inoxidável realmente tem o valor mínimo de Cromo. Essa quantidade de cromo é o principal 
responsável pela amenização da corrosão. 
Mas afinal, o que é a caracterização de metais? 
A caracterização de metais consiste numa análise com padrões qualitativos ou 
quantitativos para identificar como o metal pode ser classificado. O aspecto qualitativo busca 
determinar quais são os constituintes daquele material. Já o aspecto quantitativo permite 
quantificar os elementos presentes no material, isto é, encontrar as concentrações de cada 
componente. 
O estudo desses metais pode ser chamado de metalografia. Esta pode ser aplicada em 
dois campos de pesquisa: o quantitativo e o qualitativo. 
Metalografia quantitativa: é o estudo que permite determinar: 
• o tamanho médio dos grãos 
• a porcentagem de cada fase presente no material 
• a forma e o tipo de constituinte 
• parâmetros de aspectos mais específicos como por exemplo, a recristalização 
e solidificação. 
• detecção a quente de como se forma a superfície desses metais 
• as microestruturas fundidas a partir da solidificação 
Quanto às propriedades mecânicas, são realizados testes de força que permitem entender 
como é a resistência mecânica do material em relação aos seus componentes, a forma do metal 
e a sua natureza. 
Metalografia qualitativa: esse campo de estudo procura entender como é a 
microestrutura a ser analisada para determinar quem são os seus microconstituintes. Tais 
componentes dependem do tratamento térmico e mecânico que foi realizado, do tipo de liga 
utilizada e do processo de fabricação desse material. 
2.3. CARACTERIZAÇÃO DOS METAIS 
 
Figura 1.EQUIPAMENTOS USADOS NA CARACTERIZAÇÃO DE METAIS 
 
2.3.1. O MEV (Microscópio Eletrônico de Varredura) 
Tal equipamento, como qualquer outro microscópio, permite tornar visível ao olho 
humano as camadas de um material que possui um tamanho muito reduzido. A principal 
vantagem do seu uso é o fato dele realizar uma varredura por elétrons, melhorando a resolução. 
Com isso, o problema da luz branca - comum a outros tipos de microscópios - é evitado. 
2.3.2. O MET (Microscópio Eletrônico de Transmissão) 
O equipamento é um microscópio com a mesma finalidade do MEV, mas com uma 
maneira de análise diferente. Um feixe de elétrons é emitido a partir do equipamento e entra em 
contato com o metal a ser analisado. Com isso, uma imagem é formada e, posteriormente, 
ampliada para o estudo de sua formação cristalina e da sua superfície. 
2.3.3. O FRX (Espectrômetro de Fluorescência de Raios) 
Esse equipamento possui um gerador de energia em formas de ondas que atinge o 
material a ser analisado. Após essa emissão de ondas o material emite uma resposta que varia 
de acordo com os elementos presentes nele. Pois, cada elemento possui uma frequência 
específica. Com essa emissão é possível medir a concentração de cada elemento presente no 
metal. 
2.3.4. O DRX (Difratômetro de Raios X 
O equipamento em questão atua de maneira semelhante ao FRX com um gerador de 
ondas que atuam no metal a ser analisado. Após esse ataque com ondas os elementos do material 
respondem com a emissão de ondas com uma frequência característica para cada elemento. 
Com isso, é possível determinar as concentrações presentes no metal que foi analisado. 
Alguns tipos de metais, normas e aplicações para a indústria 
 
FIGURA 2. AÇO CARBONO 
A norma SAE J403 é responsável por toda a regulamentaçãoquímica dos aços 
carbonos. Como base, utiliza as concentrações específicas de cada elemento para a sua 
classificação. A partir disso, possuímos diferentes graus para essa norma com a variação na 
quantidade de elementos encontradas. Tal norma é regulamentada de acordo com a 
porcentagem massa/massa dos metais, como para os seguintes elementos: Carbono, Fósforo, 
Manganês e Enxofre. 
Grau 1006-1012. São aços de baixo teor de carbono com aplicações para áreas que não 
necessitam de resistência mecânica. 
Grau 1015-1035. Aços de médio teor de carbono com aplicação em setores que 
necessitam de uma resistência mecânica intermediária. 
Grau 1040-1045. Aços com teor elevado de carbono com aplicação em áreas que 
necessitam de alta resistência mecânica. 
 
 
Norma NBR 6650 de 01/2014 
Tal norma estabelece parâmetros para uso do aço-carbono em bobinas e chapas finas 
a quente para uso estrutural. Com a norma, os valores padrões para os componentes daquele 
aço resultam nas seguintes características do metal: boa soldabilidade e resistência mecânica 
moderada. 
Norma NBR 6656 de 12/2016 
Tal norma estabelece parâmetros para o uso de aço-carbono em bobinas e chapas 
laminadas a quente de aço acalmado. São esperados aspectos desse metal, como boa 
condutibilidade e elevada resistência mecânica. 
Norma NBR 10065 de 01/2011 
A norma em questão estabelece parâmetros para o uso de elementos que auxiliam a 
fixação de aço inoxidável e aço resistente à corrosão. 
Norma NBR 7007 de 09/2016 
A regulamentação apresentada elabora padrões para o uso de aço-carbono e aço 
microligado para barras e perfis laminados a quente para o uso estrutural. 
 
 
3. 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. 
3.1. ESTRUTURAS CRISTALINAS 
A magnitude da carga elétrica em cada um dos íons componentes e os tamanhos 
relativos dos cátions e ânions são fatores determinantes na estrutura cristalina dos materiais 
cerâmicos. Assim, o cristal deve ser eletricamente neutro, ou seja, o número de cargas positivas 
igual ao número de cargas negativas. E, analisando a influência dos raios atômicos na estrutura 
cristalina, tem-se estruturas estáveis quando um número máximo de cátions possui um número 
máximo de ânions como vizinhos, e vice-versa; como na figura abaixo. 
 
A estabilidade da estrutura cristalina do composto cerâmico pode ser medida pelo 
caráter iônico do composto, dessa forma, quanto maior é o caráter iônico, mais estável é a 
estrutura cristalina. Os números de coordenação mais comuns para materiais cerâmicos são 4, 
6 e 8. A tabela abaixo mostra o caráter iônico de alguns compostos cerâmicos. 
 
(1) Estruturas Cristalinas do Tipo AX 
Representando o cátion por A e o ânion por X. Esses compostos com mesmo número 
de cátions e ânions são bem comuns e assumem estruturas específicas. Citam-se como 
exemplos: 
• Sal-gema (NaCl): O número de coordenação é 6 para cátions e ânions. A célula 
unitária para esta estrutura cristalina é gerada a partir de um arranjo CFC de 
ânions com um cátion situado no centro do cubo e um no centro de cada uma 
das 12 arestas do cubo. Uma estrutura cristalina equivalente resulta a partir um 
arranjo cúbico de face centrada de cátions. Assim, pode-se pensar que a estrutura 
cristalina de sal-gema seja constituída de duas redes CFC interpenetrantes, uma 
composta de cátions e a outra composta de ânions. Alguns dos materiais 
cerâmicos comuns que formam esta estrutura cristalina são NaCl, MgO, MnS, 
LiF e FeO. A seguir, observa-se a célula unitária do NaCl. 
 
• Cloreto de Césio (CsCl): o número de coordenação é 8 para cátions e ânions. 
Os ânions estão localizados em cada um dos cantos de um cubo, enquanto que 
no centro do cubo se encontra um único cátion. Há uma “intertroca” das 
posições entre os cátions e ânions nas células unitárias. Esta não é uma 
estrutura CCC porque íons de dois diferentes tipos estão envolvidos. Célula 
unitária do CsCl representada abaixo. 
 
• Blenda de Zinco (ZnS): o número de coordenação é 4. Todos os íons estão 
tetraedricamente coordenados. Todas as posições dos cantos e das faces da 
célula cúbica estão ocupadas por átomos de S, enquanto que os átomos de Zn 
preenchem as posições tetraédricas interiores. Uma estrutura equivalente 
resulta quando as posições dos átomos de Zn e de S forem revertidas. Assim 
cada átomo de Zn está ligado a 4 átomos de S e vice-versa. Na maioria das 
vezes, a ligação atômica é altamente covalente em compostos exibindo esta 
estrutura cristalina, os quais incluem ZnS, ZnTe e SiC. A seguir tem-se a célula 
unitária da blenda de zinco. 
 
(2) Estruturas Cristalinas Tipo AmXp 
• Quando as cargas dos cátions e ânions não são as mesmas, pode existir um 
composto com a fórmula AmXp, onde m é diferente de p. 
 
• Fluorita (CaF2): Possui número de coordenação igual a 8. Íons cálcio estão 
posicionados nos centros de cubos, com íons fluoreto nos cantos. Essa estrutura 
cristalina é similar àquela do CsCl, exceto pelo fato de apenas a metade das 
posições de centros dos cubos são ocupadas por íons Ca2+. Outros compostos 
que têm esta estrutura cristalina incluem UO2, PuO2 e ThO2. Observa-se abaixo 
o esquema da célula unitária da fluorita. 
 
 
(3) Estruturas Cristalinas do Tipo AmBnXp 
• É também possível para compostos cerâmicos terem mais de um tipo de cátion 
– A e B – suas fórmulas químicas são AmBnXp. 
• Titanato de Bário (BaTiO3): Possui dois cátions – Ba2+ e Ti4+ – na estrutura 
cristalina cúbica (em temperaturas superiores a 120oC para este composto) os 
íons Ba2+ estão situados em todos os 8 cantos do cubo e um único cátion Ti4+ 
se encontra no centro do cubo, com íons O2- localizados no centro de cada uma 
da 6 faces. A seguir tem-se a célula unitária do BaTiO3. 
 
 
 
3.2. CERÂMICAS À BASE DE SILICATOS 
Os solos, rochas, argilas e areias tem como principais componentes oxigênio e silício. 
E substâncias compostas por esses elementos são chamados silicatos. Caracteriza-se a estrutura 
cristalina desses compostos através de vários arranjos de um tetraedro de SiO4
4-. Cada átomo 
de silício está ligado a 4 átomos de oxigênio, que estão situados nos cantos do tetraedro; os 
átomos do silício estão posicionados no centro. Abaixo está representado o tetraedro silício-
oxigênio (SiO4
4-). 
 
Silicatos muitas vezes não são considerados iônicos, pois há um evidente caráter 
covalente nas ligações interatômicas Si-O, visto que estas são direcionais e relativamente fortes. 
 
(1) Sílica 
• Trata-se do silicato mais simples. É o dióxido de silício (SiO2). A estrutura 
cristalina do silício é formada através do arranjo dos tetraedros de SiO4
4- 
organizados tridimensionalmente com os átomo de oxigênio que estão 
localizados nos vértices sendo compartilhados pelos tetraedros adjacentes. 
• Há três formas polimórficas para essa estrutura cristalina: o quartzo, a 
cristobalita e a tridimita. O caráter covalente das ligações interatômicas Si-O 
confere alta temperatura de fusão à sílica. Abaixo apresenta-se a célula unitária 
da cristobalita (polimorfo do SiO2). 
 
(2) Vidros à Base de Sílica 
• Em alguns compostos a sílica se apresenta como um sólido não cristalino ou 
vidro (sílica fundida ou sílica vítrea), que possui a estrutura desordenada 
característica de líquidos. A estrutura dos vidros consiste nostetraedros de 
SiO44- dispostos de forma desordenada. O esquema bidimensional das 
estruturas cristalina e não-cristalina da sílica pode ser observado abaixo. 
 
 
 
(3) Os Silicatos 
Os silicatos podem conter um, dois ou três átomos de oxigênio dos cantos dos 
tetraedros SiO4
4-, os átomos de oxigênio são compartilhados por outros tetraedros para formar 
estruturas bastantes complexas. Porém, sempre mantendo a neutralidade elétrica entre cátions 
e ânions. 
• Os silicatos simples possuem estruturas mais simples formadas pela repetição 
tetraedros isolados. Seguem abaixo algumas dessas estruturas simples. 
 
• Os silicatos em camadas, quando há o compartilhamento de três íons oxigênio 
em cada um dos tetraedros, são característicos das argilas e outros minerais. 
Sua estrutura consiste em na organização das unidades (Si2O5)
2- em camadas, 
e a carga negativa 2- é gerada por átomos de oxigênio não ligados projetando-
se para fora do plano das lamelas de (Si2O5)
2-; esta carga é neutralizada por 
uma segunda camada (de natureza diferente) que possui excesso de cargas 
positivas que vão neutralizar esses ânions. Observa-se a estrutura cristalina em 
camadas dos silicatos a seguir, como exemplo, a caolinita [Al2(Si2O5)(OH)4]. 
Esquema bidimensional da 
estrutura do SiO2 cristalino 
Esquema bidimensional da 
estrutura do SiO2 não-cristalino 
 
3.3. IMPERFEIÇÕES NAS CERÂMICAS 
I. Defeitos Pontuais Atômicos 
Os tipos de defeitos atômicos que ocorrem nas cerâmicas podem ocorrer pela presença 
de lacunas ou por elementos intersticiais. 
• Defeito de Frenkel: É caracterizado quando existem lacunas e cátions 
intersticiais na estrutura, sendo que a proporção entre lacunas e cátions 
intersticiais é considerada 1:1, já que a cerâmica é eletricamente neutra. 
• Defeito de Schottky: Consiste na presença de lacunas geradas pela ausência de 
um cátion e um ânion. O número de cátions e ânions ausentes é considerado 
igual, já que se trata de uma estrutura sem carga. 
Abaixo observa-se o esquema dos dois defeitos presentes nas estruturas 
cerâmicas – Frenkel e Schottky. 
 
II. Impurezas nas Cerâmicas 
As impurezas que acabam por formar soluções sólidas nas cerâmicas podem se 
apresentar de duas formas: substitucional ou intersticial. 
Defeit
o de Frenkel 
Defeit
o de Schottky 
• Impureza intersticial: Ocorre quando o raio iônico da impureza é relativamente 
pequeno em comparação com o raio do ânion. 
• Impureza substitucional: Este tipo de solução sólida em materiais cerâmicos se 
dá quando há similaridade de carga entre os cátions e ânions da estrutura e as 
impurezas. 
Apresentação das formas de impurezas a seguir. 
 
 
3.4. DIFUSÃO EM MATERIAIS IÔNICOS 
 
A difusão em compostos cerâmicos ocorre de forma mais complexa, por lacunas, visto 
que exige o movimento de cargas opostas dentro de uma mesma estrutura. Para que a 
eletroneutralidade seja mantida neste tipo difusão, quando um íons se move, formando uma 
lacuna, outros íons (impurezas, portadores de elétrons) com a carga de mesma natureza deve 
ocupar a lacuna gerada. Este processo dificulta a difusão. Um meio de facilitá-la é através da 
aplicação de um campo elétrico externo através de um sólido iônico, que gera íons carregados 
que podem difundir pela estrutura do material. 
 
3.5. DIAGRAMAS DE FASES DAS CERÂMICAS 
 
A seguir podem-se observar alguns diagramas de fases de compostos cerâmicos. 
 
 Átomo de 
impureza intersticial 
 Átomo de impureza 
substitucional 
 
 
 
Composição (%mol 
Cr2O3) 
Composição (%p 
Cr2O3) 
Composição (%mol 
Al2O3) 
Composição (%p 
Al2O3) 
T
em
p
er
at
u
ra
 (
°C
) 
T
em
p
er
at
u
ra
 (
°F
) 
T
em
p
er
at
u
ra
 (
°F
) 
T
em
p
er
at
u
ra
 (
°C
) 
 
 
 
Composição (%mol 
CaO) 
Composição (%p 
CaO) 
Composição (%mol 
Al2O3) 
Composição (%p 
Al2O3) 
T
em
p
er
at
u
ra
 (
°C
) 
T
em
p
er
at
u
ra
 (
°F
) 
T
em
p
er
at
u
ra
 (
°F
) 
T
em
p
er
at
u
ra
 (
°C
) 
3.6. PROPRIEDADES MECÂNICAS 
 
Uma grande desvantagem na utilização das cerâmicas reside á propensão à fratura 
repentina de tipo de material sem necessidade de aplicação de muita energia. 
 
3.6.1. FRATURA FRÁGIL DAS CERÂMICAS 
 
Cerâmicas cristalinas e não-cristalinas, à temperatura ambiente, na maior parte dos 
casos possuem altíssimo módulo de elasticidade, ou seja, são materiais frágeis; logo, sofrem 
fraturas antes que qualquer deformação plástica possa ocorrer em resposta a uma carga de tração 
aplicada. 
O processo de fratura frágil consiste da formação e propagação de trincas através da 
seção reta de material numa direção perpendicular à carga aplicada. O crescimento de trincas 
em cerâmicas cristalinas ocorre usualmente através dos grãos e ao longo de planos 
cristalográficos específicos. Concomitantemente ao mecanismo inicial de fratura, um processo 
de corrosão sob tensão muitas vezes é observado nas pontas das trincas; isto é , a combinação 
de uma tensão de tração aplicada e dissolução de material conduz a um afilamento e a um 
alongamento das trincas até que, por fim, uma trinca cresce até um tamanho de rápida 
propagação. Além disso, a duração da aplicação da tensão que precede a fratura decresce com 
o aumento da tensão. 
Vidros de silicato, porcelanas, cimento portland, cerâmicas com altos teores de 
alumina, titanato de bário e nitreto de silício são especialmente suscetíveis a este tipo de fratura. 
A fractografia consiste num método de análise de possíveis causas de fraturas em uma 
cerâmica; para, então, se tomar medidas para atenuar a possibilidade de acorrer fraturas e, logo, 
acidentes. Esse tipo de análise é conduzido no caminho de propagação da trinca e pode ser feito, 
na maior parte das vezes, utilizando-se equipamentos simples e baratos como lentes de aumento 
ou microscópios ópticos de baixa potência associado a fontes de luz. Quando há a ocorrência 
de uma fratura e sua propagação, a trinca formada nesse processo interage com a microestrutura 
do material; essas interações produzem características distintas na superfície da fratura. Além 
disso, essas características fornecem informações importantes sobre onde a trinca se iniciou e 
a fonte do efeito que a produziu. Adicionalmente, a medição da tensão que produziu a fratura 
pode ser útil, servindo como indicativo da fragilidade da peça cerâmica. 
 
3.6.2. COMPORTAMENTO TENSÃO-DEFORMAÇÃO 
Para se avaliar o comportamento tensão-deformação de materiais cerâmicos é 
empregado um ensaio de flexão transversal, no qual uma amostra em forma de haste tendo uma 
seção circular ou retangular é dobrada até à fratura usando uma técnica de carregamento de 3 
ou 4 pontos. Como mostrado no esquema a seguir. 
 
 
 
3.6.3. MECANISMOS DE DEFORMAÇÃO PLÁSTICA 
 
Apesar de, na temperatura ambiente, as cerâmicas sofrerem fratura antes de se 
deformar plasticamente, vale analisar a diferença entre a deformação plástica em compostos 
cerâmicos cristalinos e não-cristalinos. 
Cerâmicas cristalinas são conhecidamente duras e frágeis, devido à dificuldade de sua 
estrutura de escorregamento (estrutura rígida). Esta é uma consequência da natureza 
eletricamente carregada dos íons. Para escorregamento em algumas direções, íons de carga 
similar são colocados muito próximos entre si; o que restringe o escorregamento da estrutura 
cristalina devido a repulsão eletrostática. Em estruturas cerâmicas de caráter covalente o 
escorregamento também é limitado, pois se tratam de ligaçõesmuito fortes. 
Já os materiais cerâmicos não-cristalinos se deformam por escoamento viscoso, da 
mesma forma na qual os líquidos se deformam; a taxa de deformação é proporcional à tensão 
aplicada. Em resposta a uma tensão cisalhante aplicada, átomos ou íons se deslizam uns sobre 
os outros quebrando e recompondo ligações interatômicas. Contudo, esses compostos possuem 
valores de viscosidade extremamente altos à temperatura ambiente, que são atribuídas às fortes 
ligações. À medida que a temperatura é elevada, a magnitude da ligação é diminuída, o 
movimento de deslizamento ou fluxo dos átomos ou íons é facilitado e, consequentemente, 
existe uma acompanhante queda na viscosidade. 
 
3.6.4. CONSIDERAÇÕES MECÂNICAS DIVERSAS 
(a) Porosidade 
A porosidade residual que existe em muitas peças cerâmicas como um resultado dos 
processos de fabricação tem uma influência nociva sobre as propriedades elásticas. Por 
exemplo, a magnitude do módulo de elasticidade E decresce com a fração de volume de 
porosidade P de acordo com a relação: 
 
𝐸 = 𝐸𝑜[1 − 1,9𝑃 + 0,9𝑃²] 
 
onde Eo é o módulo de elasticidade de material não poroso. 
 
(b) Fluência 
Sob condições especiais, materiais cerâmicos podem sofre deformação de fluência 
como um resultado de exposição a tensões (usualmente compressivas) a elevadas temperaturas. 
(c) Dureza 
Os materiais mais duros conhecidos são os cerâmicos. Consequentemente, estes são 
empregados quando uma ação abrasiva ou moedora é requerida. A tabela abaixo discrimina 
materiais cerâmicos e seus respectivos valores de dureza medidos acordo com a dureza Knoop. 
 
Material Dureza em Knoop 
Carbeto de Boro (B4C) 2800 
Carbeto de Silício (SiC) 2500 
Carbeto de Tungstênio 
(WC) 
2100 
Óxido de Alumínio (Al2O3) 2100 
Quartzo (SiO2) 800 
Vidro 550 
 
3.7. TIPOS E APLICAÇÕES DAS CERÂMICAS 
3.7.1. VIDROS 
São cerâmicas bem presentes no cotidiano. Aplicadas em recipientes, janelas, fibra de 
vidro representam aplicações típicas. Tratam-se de silicatos não-cristalinos contendo outros 
óxidos, como CaO, Na2O, K2O e Al2O3, que influenciam as propriedades do vidro. 
3.7.2. VIDROCERÂMICAS 
Vidros, que são cerâmicas não cristalinas, podem ser transformados em compostos 
cristalinos, e, então, passam a ser chamados de vidrocerâmicas. Nesse processo, chamado de 
cristalização ou devitrificação, o vidro perde sua transparência e tensões podem ser introduzidas 
como um resultado de mudanças de volume que acompanham a transformação, fornecendo um 
produto material relativamente fraco. Todavia, para alguns vidros esta transformação de 
devitrificação pode ser administrada na extensão na qual é produzido um material finamente 
granulado que é livre de tensões residuais. 
Citam-se como qualidades das vidrocerâmicas seu baixo coeficiente de expansão 
térmica, evitando o efeito de choque térmico presente nos vidros; resistências mecânicas e 
condutividades térmicas relativamente altas. Além disso, esses materiais são facilmente 
fabricados em larga escala com técnicas convencionais de conformação de vidro. 
Os usos mais comuns destes materiais são louças de forno-estufa e de mesa, 
principalmente por causa de sua excelente resistência ao choque térmico e sua alta 
condutividade térmica, além de serem também empregadas como isoladores e como substratos 
de placas de circuito impresso. 
 
3.7.3. PRODUTOS À BASE DE ARGILA 
 
A argila é umas das matérias primas cerâmicas mais largamente empregadas. Trata-se 
de um ingrediente barato, encontrado abundantemente na natureza. Quando misturadas nas 
apropriadas proporções, argila e água formam uma massa plástica que pode ser facilmente 
moldada. Após tratamento térmico, melhoram-se suas propriedades mecânicas, formando um 
sólido rígido. 
Utiliza-se cerâmicas à base de argila como produtos estruturais – tijolos, telhas, 
manilhas – e louças brancas – porcelana, olaria, louças de mesa, louças sanitárias. 
 
3.7.4. REFRATÁRIOS 
 
As cerâmicas de refratários são também muitos importantes no dia-a-dia e, portanto, 
produzidas em larga escala. Sua importância provém da capacidade desses materiais de suportar 
altas temperaturas sem fusão ou decomposição, serem ótimos isolantes térmicos e a capacidade 
de serem inertes quando expostos a ambientes químicos adversos. 
São utilizados como revestimentos de fornos para refino de metais, fabricação de 
vidro, tratamentos térmicos metalúrgicos e geração de potência. 
Porosidade é uma variável da microestrutura que deve ser controlada para produzir um 
tijolo refratário adequado. Resistência mecânica, capacidade de suportar carga, e resistência ao 
ataque pelos materiais corrosivos todas elas crescem com a redução da porosidade. Ao mesmo 
tempo, características de isolamento térmico e resistência ao choque térmico são diminuídas 
com a redução da porosidade. 
3.7.5. ABRASIVOS 
Cerâmicas abrasivas são usadas como material de desgaste, moagem e corte de outros 
materiais, que devem ser mais macios. Portanto, o principal requisito para este grupo de 
materiais é a dureza ou resistência ao desgaste; em adição, um alto grau de tenacidade é 
essencial para assegurar que as partículas abrasivas não se fraturem facilmente. 
Os abrasivos cerâmicos mais comuns incluem carbeto de silício, carbeto de tungstênio 
(WC), óxido de alumínio e areia de sílica. 
3.7.6. CIMENTOS 
Os cimentos são caracterizados por formarem uma pasta que, subsequentemente, se 
cura e endurece, quando misturados com água. Os cimentos inorgânicos, muito conhecidos, são 
o cimento, o gesso e a cal. 
Estes materiais agem como uma cola, que liga quimicamente agregados particulados 
numa única estrutura coesa. A grande vantagem do cimento é o fato da ligação cimentícia se 
desenvolver à temperatura ambiente. 
Desses materiais, o cimento portland é, de longe, o mais consumido. O fenômeno de 
endurecimento se dá pela hidratação da cerâmica com as moléculas de água da pasta formada. 
Cimento portland é usado, principalmente, em argamassa e concreto para coagular numa massa 
coesa, agregados de partículas inertes (areia e cascalho). 
 
3.7.7. CERÂMICAS AVANÇADAS 
Este grupo é representado por novas cerâmicas desenvolvidas. Há a necessidade de se 
explorar novos materiais com propriedades elétricas, magnéticas e óticas. Esses novos 
compostos cerâmicos têm sido estudados para serem utilizados em máquinas de combustão 
interna e turbinas, em placas de armadura, em embalagens eletrônicas, ferramentas de corte, 
geração de energia, entre outros. 
 
a) SISTEMAS MICROELETROMECÂNICOS (MEMS) 
Os MEMS são sistemas microprocessadores – utilizados como sensores de precisão, 
dispositivos de armazenamento de dados, entre outros – que possuem grandes quantidades de 
dispositivos mecânicos que estão integrados a grandes quantidades de elementos elétricos em 
um substrato de silício. 
Atualmente, ainda existem certas limitações quanto ao uso do silício nos MEMS, uma 
vez que o silício possui baixa tenacidade à fratura, temperatura de amolecimento relativamente 
baixa (600°C) e é reativo na presença de água e oxigênio. Logo, objetiva-se desenvolver 
materiais cerâmicos com propriedades melhores que o silício nos quesitos apontados. 
Candidatos para serem os constituintes cerâmicos dos MEMS são as ligas de carbeto de silício 
e o nitreto de silício. 
 
b) FIBRA ÓTICA 
É um exemplo legítimo da importância do desenvolvimento dos materiais cerâmicos 
avançados para a humanidade. A fibra ótica, que é feita de sílica extremamente pura, 
simplesmente, revolucionou as telecomunicações na última década, aumentando 
exponencialmente a velocidade de transmissão de dados. 
 
3.8. FABRICAÇÃO E PROCESSAMENTO3.8.1. VIDROS E VIDROCERÂMICAS 
a) PROPRIEDADES DOS VIDROS: 
Sendo um composto cerâmico de estrutura não-cristalina, o vidro se torna mais e mais 
viscoso de modo contínuo com o decréscimo da temperatura. Não existe nenhuma temperatura 
definida na qual o líquido se transforma em um sólido como acontece com os materiais 
cristalinos. Dessa forma, na escala de viscosidade vários pontos específicos devem ser 
destacados na fabricação e processamento de vidros: 
• O ponto de fusão: Corresponde à temperatura na qual o vidro é fluido suficiente 
para ser considerado como um líquido. 
• O ponto de trabalho: Representa a temperatura na qual a viscosidade permite 
que o vidro seja facilmente deformado. 
• O ponto de amolecimento: É a temperatura máxima na qual uma peça de vidro 
pode ser manuseada sem causar significativas alterações dimensionais. 
• O ponto de recozimento: Nesta temperatura a difusão atômica é 
suficientemente rápida, de tal maneira que quaisquer tensões residuais são 
extintas em poucos minutos. 
• O ponto de deformação: Para temperaturas menores do que o ponto de 
deformação, a fratura ocorrerá antes do estabelecimento da deformação 
plástica. A temperatura de transição vítrea estará acima do ponto deformação. 
 
Muitas operações de conformação de vidros são realizadas dentro da faixa de trabalho 
entre as temperaturas de trabalho e de amolecimento. Contudo, a temperatura na qual ocorre 
cada um destes pontos depende da composição do vidro. 
b) CONFORMAÇÃO DO VIDRO 
Vidro é produzido por aquecimento das matérias primas até uma temperatura elevada 
acima da qual ocorre a fusão. A maioria dos vidros comerciais são de uma variedade de sílica-
sodacálcia. 
São usados quatro diferentes métodos de conformação para fabricar produtos de vidro: 
prensagem, sopro, estiramento e conformação de fibra. 
Na prensagem, a peça de vidro é conformada por aplicação de pressão num molde de 
ferro fundido revestido com grafita. Essa técnica é usada é usada na fabricação de peças de 
parede relativamente grossa tais como pratos e tigelas. 
Na conformação por sopro a peça é inserida dentro de um molde de acabamento ou de 
sopro e forçada a conformar-se aos contornos do molde pela pressão criada por um sopro de ar. 
Abaixo observa-se o esquema das técnicas conformação por prensagem e por sopro. 
 
Estiramento é usado para formar peças longas de vidro tais como chapa, vidro, tubo e 
fibras, que têm uma seção reta constante. Observa-se o processo de estiramento abaixo. 
 
 
c) TRATAMENTOS TÉRMICOS 
• Recozimento: A vidraria é aquecida ao ponto de recozimento e a seguir 
resfriamento lentamente até à temperatura ambiente. O objetivo desse 
tratamento consiste em eliminar tensões térmicas, que são geradas quando um 
material cerâmico é resfriado a partir de uma temperatura elevada (choque 
térmico). 
• Têmpera do vidro: Consiste em melhorar a resistência mecânica de uma peça 
de vidro pela introdução intencional de tensões superficiais residuais 
compressivas. Neste tratamento a vidraria é aquecida até uma temperatura 
acima da região de transição vítrea, porém abaixo do ponto de amolecimento. 
Ela é a seguir resfriada até a temperatura ambiente num jato de ar ou, em alguns 
casos, num banho de óleo. As tensões residuais surgem das diferenças nas taxas 
de resfriamento para as regiões da superfície e do interior. Inicialmente, 
superfície se resfria mais rapidamente e, uma vez trazidas até uma temperatura 
abaixo do ponto de deformação, se tornam rígidas. Neste momento, o interior, 
tendo se resfriado menos rapidamente, estará numa temperatura maior (acima 
do ponto de deformação) e, portanto, se encontra ainda plástico. Com o 
continuado resfriamento, o interior tenta contrair-se num grau maior do que 
permite o exterior agora rígido. Assim, o interior tende a puxar o exterior para 
dentro, ou a impor tensões radiais para dentro. 
Vidro temperado é utilizado em aplicações que requerem resistência mecânica 
elevada; estas incluem portas grandes, para-brisas de automóveis e lentes de óculos. 
 
3.8.2. PRODUTOS À BASE DE ARGILA 
 
a) Características da Argila 
Duas características essenciais da argila são destacadas: possuem hidroplasticidade, 
ou seja, tornam-se plásticos quando água é adicionada; além disso, argila se funde ao longo de 
uma faixa de temperatura, essa característica está em função da composição da argila e é 
imprescindível para se manter a forma da cerâmica durante o processo chamado queima, no 
qual não ocorre fusão do material devido a essa propriedade. 
Argilas são aluminossilicatos, sendo compostas de alumina (Al2O3) e sílica (SiO2), que 
contém água quimicamente combinada, as impurezas comuns incluem compostos (usualmente 
óxidos) de bário,cálcio, sódio, potássio e ferro, e também alguma matéria orgânica. 
A estrutura cristalina predominante nesses compostos é a estrutura em camadas, assim, 
quando água é adicionada, as moléculas da água se ajustam no meio destas folhas em camadas 
e formam um filme fino ao redor das partículas da argila, permitindo que as partículas fiquem 
livres para se mover entre si, conferindo a hidroplasticidade. 
 
b) Técnicas de Fabricação 
O material minerado tem que passar por operação de moagem na qual o tamanho da 
partícula é reduzido; isto é realizado por peneiramento ou classificação granulométrica para 
fornecer produto pulverizado tendo desejadas faixas de tamanhos de partículas. Para sistemas 
multicomponentes, pós devem ser integralmente misturados com água e outros ingredientes 
para dar características de escoamento que sejam compatíveis com a particular técnica de 
conformação. A peça conformada deve ter suficiente resistência mecânica para permanecer 
intacta durante as operações de transporte, secagem e queima. 
 
• Conformação: 
Destacam-se duas técnicas de conformação: a conformação hidroplástica e a fundição 
em suspensão. 
A conformação hidroplástica geralmente é caracterizada pela utilização da técnica de 
extrusão, na qual uma massa cerâmica plástica de partida é forçada através de um orifício de 
uma matriz tendo a desejada geometria de seção transversal. Tijolos, tubos, blocos cerâmicos e 
telhas são todos comumente fabricados usando essa técnica. 
Na fundição em suspensão em suspensão uma mistura de argila e outros materiais não 
plastificáveis suspensos em água é derramada em um molde poroso, no qual a água da mistura 
é absorvida para dentro do molde, deixando para trás uma camada sólida na parede do molde 
cuja espessura depende do tempo. Este processo pode ser continuado até que toda a cavidade 
do molde se torne sólida (moldagem sólida) ou, então, pode ser encerrado quando a casca na 
parede atinge a espessura desejada, mediante inversão do molde e o vazamento do excesso de 
lama (moldagem por drenagem). 
 
Uma peça cerâmica que foi conformada hidroplasticamente ou por fundição em 
suspensão retém significativa porosidade e insuficiente resistência mecânica para a maioria das 
aplicações, além disso, pode conter algum líquido que foi adicionado para ajudar nas operações 
de conformação. O líquido é removido nos processos secagem e queima, através dos quais a 
densidade e a resistência mecânica são melhoradas. 
 
• Secagem: 
Nos estágios iniciais de secagem as partículas da argila estão virtualmente circundadas 
e separadas entre si por um filme de água. À medida que a secagem progride e água é removida, 
a separação entre as partículas decresce, ocasionando a contração do material. Devia a esse 
efeito, para que não ocorram fraturas no material, deve-se controlar a taxa de remoção da água. 
Outros fatores que influenciam na contração da cerâmica durante a secagem são a espessurado 
corpo e o tamanho das partículas de argila. 
 
• Cozimento: 
Após a secagem, um corpo é usualmente cozido em altas temperaturas (entre 900°C e 
1400°C), sendo que a temperatura de queima depende da composição e das desejadas 
propriedades desejadas. 
Um dos fenômenos observados no cozimento é a vitrificação, isto é, a formação 
gradual de um vidro líquido que se escoa preenchendo os poros. O grau de vitrificação aumenta 
à medida que a temperatura de queima sobe. No resfriamento, esta fase fundida forma uma 
matriz vítrea que resulta num corpo denso e forte. 
As propriedades, à temperatura ambiente, dos utensílios cerâmicos – resistência 
mecânica, durabilidade e densidade – são melhoradas à medida que o grau de vitrificação 
aumenta. Completa vitrificação é evitada durante a queima, uma vez o corpo se torna demasiado 
macio e entra em colapso. 
3.8.3. PRENSAGEM DE PÓS 
 
Outro importante método de conformação cerâmica é a prensagem de pó. Consiste em 
compactar (pressão) uma massa em pó – usualmente contendo uma pequena quantidade de água 
ou outro ligante – até uma forma desejada. Posteriormente, é aplicada uma fonte de calor para 
vitrificação do material prensado. 
Essa técnica é empregada para fabricar composições tanto de argila quanto de não-
argila, incluindo cerâmicas eletrônicas e magnéticas, bem como alguns tipos de tijolos 
refratários. 
3.8.4. FUNDIÇÃO EM FITA 
 
Nesta técnica, lâminas finas de uma fita flexível são produzidas através de um processo 
de fundição. Essas lâminas são separadas a partir de suspensões, semelhante à fundição em 
suspensão. 
Essa técnica é largamente utilizada na produção dos substratos cerâmicos usados em 
circuitos integrados e capacitores multicamadas. Observa-se a seguir o processo de fundição 
em fita. 
 
4. MATERIAIS POLIMÉRICOS 
4.1. MOLÉCULAS POLIMÉRICAS 
As moléculas nos polímeros são macromoléculas. Dentro de cada molécula, os átomos 
estão ligados entre si por ligações interatômicas covalentes. 
Para a maioria dos polímeros, estas moléculas estão na forma de cadeias longas e 
flexíveis, cuja cadeia principal é constituída por uma sequência de átomos de carbono. Estas 
moléculas longas são compostas de entidades estruturais denominadas meros, que são 
sucessivamente repetidas ao longo da cadeia; um único mero é denominado monômero. 
 
4.2. A QUÍMICA DAS MOLÉCULAS POLIMÉRICAS 
Toma-se como exemplo a reação de polimerização do etileno, para formar o polietileno. 
Observa-se abaixo. 
 
 
 
Algumas definições acerca da organização das cadeias poliméricas devem ser 
destacadas: 
Homopolímeros: denominação dada a cadeia polimérica na qual todas as unidades 
repetitivas ao longo de uma cadeia são todas do mesmo tipo. 
Copolímeros: cadeias poliméricas compostas de duas ou mais diferentes unidades de 
meros são chamadas copolímeros. 
Unidade de Repetição 
Onde R representa ou um grupo orgânico (CH3, C2H5, C6H5, ...) ou um átomo (H, Cl, F, ...). 
4.3. PESO MOLECULAR 
O peso molecular dos polímeros é comumente expresso como peso molecular 
numérico (M̅n) e peso molecular ponderal (M̅p). Seguem a equações: 
 
Onde Mi representa o peso molecular médio (central) da faixa de tamanho i, xi é a fração do número de total das 
cadeias na faixa de tamanhos correspondente e wi é a fração em peso das moléculas do mesmo intervalo de tamanhos. 
 
O grau de polimerização, então, é calculado da seguinte forma: 
 
Onde 𝑚 é o peso molecular da unidade repetida. 
4.4. FORMA MOLECULAR 
 
Ligações simples de cadeia são capazes de rotação e flexão nas três dimensões. Assim, 
uma única molécula de cadeia composta de muitos átomos de cadeia pode apresentar flexões, 
torções, que estão em função da estrutura e natureza química dos meros. Isto conduz a um 
intenso emaranhamento das moléculas de cadeias vizinhas. Estes emaranhados moleculares são 
responsáveis por importantes características de polímeros, que incluem as grandes extensões 
elásticas exibidas por materiais de borracha, além de algumas características mecânicas e 
térmicas dos polímeros. A seguir são apresentados exemplos de rotações da cadeia e uma cadeia 
polimérica emaranhada. 
 
4.5. ESTRUTURA MOLECULAR 
 
Observam-se abaixo as estruturas moleculares de cadeias poliméricas mais comuns. 
 
 
4.6. POLÍMEROS TERMOPLÁSTICOS E TERMOFIXOS 
 
Classificam-se os polímeros em termoplásticos ou termofixos (termorígidos) de 
acordo com sua resposta à aplicação de forças mecânicas em temperaturas elevadas. 
Termoplásticos: amolecem e se liquefazem quando são aquecidos e endurecem quando 
são resfriados; caracterizando processos reversíveis e que podem ser repetidos. 
Estruturalmente, quando é fornecido calor às moléculas, primeiramente as ligações 
intermoleculares (ligações secundárias) são quebradas, ocasionando o amolecimento do 
polímero. Posteriormente, com a contínua aplicação de calor, o composto é liquefeito pela 
quebra das ligações intramoleculares (ligações primárias). 
Termofixos: estes se tornam permanentemente rígidos quando são formados e não 
amolecem com um aquecimento subseqüente. Isso pode ser explicado pelo fato desses 
compostos possuírem uma alta densidade de ligações secundárias covalentes entre as cadeias 
(ligações cruzadas). Dessa forma, durante tratamentos térmicos, essas ligações prendem as 
cadeias poliméricas umas às outras, minimizando os movimento vibracionais gerados pelo 
aumento da temperatura, logo, não amolecem. 
4.7. COPOLÍMEROS 
 
Copolímeros podem ser classificados de três formas diferentes, de acordo com a 
sequência dos monômeros nas cadeias poliméricas. Observam-se abaixo os três tipos (os 
círculos laranjas e azuis representam monômeros distintos). 
 
(a): copolímeros aleatórios 
(b): copolímeros alternados 
(c): copolímeros em blocos 
(d): copolímeros exertados 
 
4.8. CRISTALINIDADE DOS POLÍMEROS 
 
Devido ao seu tamanho e complexidade, as moléculas de polímeros são muitas vezes 
apenas parcialmente cristalinas (ou semicristalinas), possuindo regiões cristalinas dispersas 
dentro do remanescente material amorfo. Qualquer desordem da cadeia ou desalinhamento da 
cadeia resultará numa região amorfa, uma condição que é bastante trivial, visto que torções e 
emaranhamentos das cadeias previnem o ordenamento das estruturas cristalinas. 
A densidade de um polímero cristalino será maior do que aquela de um polímero 
amorfo do mesmo material e mesma massa molecular, uma vez que as cadeias estão mais 
estreitamente empacotadas entre si para a estrutura cristalina. Pode-se, a partir dessa 
propriedade, calcular o grau de cristalinidade da seguinte forma: 
% 𝒄𝒓𝒊𝒔𝒕𝒂𝒍𝒊𝒏𝒊𝒅𝒂𝒅𝒆 = 
𝝆𝒄 (𝝆𝒆 – 𝝆𝒂)
𝝆𝒆 (𝝆𝒄 – 𝝆𝒂)
 𝒙 𝟏𝟎𝟎 
 
Onde ρe é a densidade de uma amostra para a qual a porcentagem de cristalinidade se 
quer determinar, ρa é a densidade do polímero totalmente amorfo e ρc é a densidade do 
polímero perfeitamente cristalino. 
O grau de cristalinidade pode variar desde completamente amorfo até quase 
inteiramente cristalino (até cerca de 95%). O grau de cristalinidade de um polímero depende da 
taxa de resfriamento durante a solidificação bem como da configuração da cadeia. Durante a 
cristalização no resfriamento através da temperatura de fusão, as cadeias, que são altamente 
randômicas e emaranhadas no líquido viscoso, devem assumir uma configuração ordenada. 
Para que isto ocorra, suficiente tempo deve ser permitido para as cadeias se movam e se 
alinhem. 
A química molecular, bem como a configuração de cadeia também influenciam a 
capacidade de um polímero de se cristalizar. Cristalização não é favorecidaem polímeros com 
estruturas complexas de meros. Por outro lado, a cristalização ocorre facilmente em polímeros 
quimicamente simples, mesmo para velocidades de resfriamento muito rápidas. 
Para polímeros lineares, cristalização é facilmente realizada porque virtualmente não 
existem restrições para prevenir o alinhamento da rede. Quaisquer ramos laterais interferem na 
cristalização, de maneira que polímeros ramificados nunca são altamente cristalizados, além 
disso, quanto mais volumosos ou quanto maiores forem os grupos de átomos ligados 
lateralmente menor será a tendência à cristalização. 
Para copolímeros alternados e em bloco existe alguma probabilidade de cristalização. 
Por outro lado, copolímeros aleatórios e enxertados são normalmente amorfos. 
Polímeros cristalinos são usualmente mais fortes e mais resistentes à dissolução e 
amolecimento por calor. 
 
4.9. CRISTAIS POLIMÉRICOS 
 
Alguns modelos foram propostos para descrever o arranjo especial de cadeias 
moleculares em cristais de polímeros. 
No modelo de miscela-franjeada foi proposto que um polímero semicristalino consiste 
de pequenas regiões cristalinas (micelas), cada uma tendo um alinhamento preciso, embutidas 
dentro de uma matriz amorfa composta de moléculas aleatoriamente orientadas. No modelo da 
cadeia dobrada, as estruturas cristalinas podem também podem se organizar em lamelas 
regulares e se dobram em camadas. Muitos polímeros volumosos que são cristalizados a partir 
de um líquido formam esferulitas, cada esferulita pode crescer para se tornar esférica em forma. 
Esta estrutura consiste em um agregado de lamelas de cadeia dobrada que se irradia a partir do 
centro de cada unidade esferulítica. Mostram-se abaixo as estruturas dos modelos de cadeia 
dobrada e as esferulitas. 
 
 
 
 
4.10. COMPORTAMENTO MECÂNICO DOS POLÍMEROS 
4.10.1. COMPORTAMENTO TENSÃO-DEFORMAÇÃO 
As características mecânicas de polímeros, em sua maior parte, são altamente sensíveis 
à taxa de deformação, à temperatura e à natureza química do ambiente (a presença de água, 
oxigênio e solventes orgânicos). De forma geral o comportamento tensão-deformação pode ser 
descrito pelas três curvas do gráfico a seguir. 
 
 Curva A: Caráter tensa-deformação para um polímero frágil, o material sofre fraturas 
com a deformação elástica. 
Curva B: A deformação inicial é elástica, a qual é seguida pelo escoamento e por uma 
região de deformação plástica. Caracteriza o comportamento de materiais plásticos. 
Curva C: Esta deformação exibida é totalmente elástica. Esta elasticidade, 
caracterizada por grandes deformações recuperáveis produzidas sob baixas tensões, é exibida 
por uma classe de polímeros denominada elastômeros. 
 É relevante ressaltar também que as características mecânicas de polímeros são 
muito sensíveis a mudanças de temperatura ao redor da temperatura ambiente. Observa-se o 
comportamento mecânico dos polímeros com a mudança de temperatura no gráfico abaixo. 
 
 
4.10.2. DEFORMAÇÃO MACROSCÓPICA 
 
A curva do gráfico tensão-deformação a seguir ilustra o comportamento da 
deformação macroscópica de materiais poliméricos semi-cristalinos. 
 
No ponto superior de escoamento, forma-se um pequeno pescoço dentro da seção de 
extensão da amostra. Dentro deste pescoço, as cadeias ficam orientadas, o que conduz ao 
fortalecimento (pico). Consequentemente existe uma resistência à continuada deformação neste 
ponto, e o alongamento da amostra por propagação desta região de pescoço ao longo do 
comprimento de extensão; o fenômeno de orientação da cadeia acompanha esta extensão do 
pescoço. E, é evidente que, uma vez formado o pescoço, toda a subsequente deformação é 
estabelecida dentro da região do pescoço. 
4.10.3. DEFORMAÇÃO VISCOELÁSTICA 
A viscoelásticidade é a denominação do comportamento sob tensão pequenas de 
sólidos semi-cristalinos que estão submetidos a temperaturas intermediárias á temperatura de 
transição vítrea e a temperatura de fusão. Esse comportamento é caracterizado pelas borrachas. 
Quando tensões são aplicadas, a deformação elástica é instantânea, o que significa que a 
deformação total ocorre no instante em que a tensão é aplicada ou aliviada, isto é, a deformação 
é independente do tempo. Após o alívio da tensão externa, a deformação é totalmente 
recuperada. 
O comportamento viscoelástico de polímeros está diretamente relacionado tanto com 
tempo quanto com a temperatura. Medições de relaxação de tensão são utilizadas para 
quantificar essa dependência. Com estes testes, uma amostra é inicialmente deformada 
rapidamente em tração até um predeterminado e relativamente baixo nível de deformação. A 
tensão necessária para manter esta deformação é medida como uma função do tempo, enquanto 
a temperatura é mantida constante. Verifica-se que a tensão decresce com o tempo devido a 
processos de relaxação molecular que ocorrem dentro do polímero. Nós podemos definir um 
módulo de relaxação Er(t), que é um módulo elástico dependente do tempo para polímeros 
viscoelásticos, como 
Er(t) = 
𝜎(𝑡)
𝜖0
 
Onde 𝜎(𝑡) é a tensão dependente do tempo que está sendo medida e 𝜖0 é o nível de 
deformação mantido constante. 
Além disso, a magnitude do módulo de relaxação é uma função da temperatura. Para 
representar essa dependência, medições isotérmicas de relaxação de tensão devem ser 
conduzidas ao longo de uma faixa de temperaturas. 
Abaixo se observa um gráfico do módulo de relaxação em função da temperatura. 
 
 
4.10.4. FRATURA DE POLÍMEROS 
 
Resistências à fratura de materiais poliméricos são baixas em relação àquelas de metais 
e de cerâmicas. Como uma regra geral, o modo de fratura em polímeros termorrígidos é frágil. 
Ligações covalentes no reticulado ou na estrutura cruzadamente ligada são quebradas durante 
a fratura. Para polímeros termoplásticos, são possíveis tanto o modo dúctil quanto o modo frágil 
e muitos desses materiais são capazes de experimentar um comportamento intermediário entre 
dúctil e frágil. Citam-se como fatores que favorecem a fratura dúctil a redução na temperatura, 
o aumento na taxa de deformação e a presença de entalhe abrupto. Termoplásticos vítreos são 
frágeis a temperaturas relativamente baixas; à medida que a temperatura é aumentada, eles se 
tornam dúcteis na vizinhança de suas temperaturas de transição vítrea e experimentam 
escoamento plástico antes da fratura. 
 
4.10.5. CARACTERÍSTICAS MECÂNICAS DIVERSAS 
 
a) Resistência ao Impacto: 
Polímeros cristalinos e amorfos são frágeis a baixas temperaturas e ambos têm 
relativamente baixas resistências ao impacto. Entretanto, eles experimentam um 
comportamento intermediário, entre dúctil e frágil, ao longo de uma faixa de temperatura 
relativamente estreita. De forma geral, a resistência ao impacto decresce gradualmente com o 
aumento da temperatura, uma vez que o polímero começa a se amolecer. 
 
b) Fadiga: 
Fadiga ocorre em níveis de tensão que estão abaixo do limite de escoamento. 
Polímeros podem experimentar falha por fadiga sob condições de carregamento cíclico. Como 
poderia ser esperado, resistências à fadiga e limites de fadiga de materiais poliméricos são muito 
menores do que aqueles de metais. 
 
c) Resistência ao Rasgamento e Dureza: 
Capacidade de resistir ao rasgamento é uma importante propriedade de alguns 
plásticos, especialmente daqueles usados para filmes finos em embalagem. O parâmetro 
mecânico que é medido é a energia requerida para rasgar (romper) uma amostra. 
 
 
 
 
4.11. FATORES QUE INFLUENCIAM AS PROPRIEDADES MECÂNICAS 
DOS POLÍMEROS SEMICRISTALINOS 
 
Peso Molecular: A magnitude do módulo de tração não é influenciado diretamentepelo peso molecular. Contudo, o limite de resistência à tração aumenta com o aumento da 
molecular. 
 
Grau de cristalinidade: O grau de cristalinidade pode ter uma influência bastante 
significativa sobre as propriedades mecânicas de polímeros, uma vez que ele afeta a extensão 
das ligações secundárias. Nas regiões cristalinas, onde as cadeias moleculares estão densamente 
compactadas em um arranjo ordenado e paralelo, existe normalmente uma grande quantidade 
de ligações secundárias entre os segmentos adjacentes das cadeias. Essas ligações secundárias 
são muito menos influentes nas regiões amorfas, em virtude do desalinhamento das cadeias. 
Dessa forma, o módulo de tração dos polímeros semicristalinos aumenta significativamente 
com o grau de cristalinidade. Além disso, o aumento da cristalinidade de um polímero 
geralmente também aumenta a sua resistência, o que torna o material mais frágil. 
 
Pré-deformação por estiramento: O estiramento nada mais é do que o endurecimento 
do material após a aplicação de uma tração pré-determinada. É uma importante técnica de 
enrijecimento e aumento da resistência mecânica, que é empregada na produção de fibras e 
filmes. 
Tratamento térmico: Também denominado recozimento, esse procedimento em 
polímeros semicristalinos pode levar a um aumento na porcentagem de cristalinidade e no 
tamanho e na perfeição das lamelas e das esferulitas da microestrutura. O tratamento térmico 
tem como resultados o aumento no módulo de tração, aumento no limite de escoamento e 
redução da ductilidade. 
4.12. TIPOS DE POLÍMEROS 
4.12.1. PLÁSTICOS 
Possivelmente grande parte dos materiais poliméricos se enquadra dentro da 
classificação de plásticos. Polietileno, polipropileno, cloreto de polivinila, poliestireno e os 
fluorcarbonos, epoxes, fenólicos e poliésteres podem ser todos classificados como plásticos. 
Alguns plásticos são muito rígidos e frágeis; outros são flexíveis, exibindo deformações tanto 
elásticas quanto plásticas quando tensionados e, às vezes, apresentam considerável deformação 
antes da fratura. 
Polímeros classificados como plásticos podem possuir qualquer grau de cristalinidade 
e todas as estruturas e configurações moleculares são possíveis para essa classe. Materiais 
plásticos podem ser termoplásticos ou termorrígidos; de fato, esta é a maneira na qual eles são 
usualmente sub-classificados. 
Uma característica bem explorada dos plásticos é a sua transparência ótica, presente 
em materiais de estrutura predominantemente amorfa, como a do poliestireno e 
polimetilmetacrilato. Esses compostos poliméricos também são utilizados como revestimento 
em utensílios de cozinha antiaderentes, em mancais e buchas, e para componentes eletrônicos. 
Essa característica está presente nos fluorcarbonos, que possuem baixo coeficiente de fricção e 
são extremamente resistentes ao ataque de reagentes químicos, mesmo em temperaturas 
relativamente altas. 
 
4.12.2. ELASTÔMEROS 
 
A propriedade mais evidente dos materiais elastoméricos é a sua elasticidade 
semelhante à de uma borracha. Ou seja, possuem a habilidade de sofrerem grandes deformações 
e voltarem ao estado inicial rapidamente. Isso resulta de ligações cruzadas no polímero, que 
proporcionam uma força para que as cadeias retornem às suas conformações não deformadas. 
Seus módulos de elasticidade são muito pequenos e, além disso, variam em função da 
deformação, uma vez que a curva tensão-deformação desses materiais não é linear. 
Para a obtenção de polímeros elastoméricos há a necessidade de haver uma alta 
densidade de ligações cruzadas na estrutura do material. Dessa forma, muitas vezes essas 
ligações cruzadas são adquiridas através de reações químicas de vulcanização. Que consistem 
em reagir, sob fonte de calor, compostos de enxofre, onde as moléculas de enxofre são 
responsáveis pela formação das ligações intermoleculares cruzadas. A seguir observa-se o 
efeito da vulcanização no gráfico tensão-deformação. 
 
 
4.12.3. FIBRAS 
Os polímeros em fibras são capazes de ser estirados em longos filamentos tendo pelo 
menos uma razão comprimento-diâmetro de 100:1. Muitos polímeros em fibras comerciais são 
utilizados na indústria têxtil, sendo trançados em forma de telas ou tecidos. 
Para ser útil como um material têxtil, um polímero fibra deve resistir à aplicação de 
uma variedade de deformações mecânicas - estiramento, torção, cisalhamento e abrasão. Ou 
seja, elas devem ter uma alta resistência à tração e um alto módulo de elasticidade. Estas 
propriedades são governadas pela química das cadeias de polímeros e também pelo processo 
de estiramento de fibra. Para atender a todas essas qualidades, espera-se de uma fibra: alta 
massa molecular, alto grau de cristalinidade e cadeias lineares e não-ramificadas que sejam 
simétricas e tenham unidades mero regularmente repetitivas. 
Devido a sua utilização na manufatura de tecidos, polímeros fibra devem exibir 
estabilidade química a uma bastante extensa variedade de ambientes, incluindo ácidos, bases, 
descorantes (alvejantes), solventes de lavagem a seco e à luz do sol. Além disso, esses materiais 
devem ser relativamente não-inflamáveis e acessíveis à secagem. 
 
4.12.4. APLICAÇÕES DIVERSAS 
 
a) Revestimentos: 
Revestimentos são frequentemente aplicados às superfícies de materiais para protegê-
las do ambiente em que está inserida (ambientes químicos corrosivos), melhorar sua aparência, 
como item de acabamento, agir como isolante elétrico. Os materiais de revestimentos 
poliméricos são, de forma geral, de origem orgânica. Estes compostos são apresentados no dia-
a-dia das seguintes formas : tintas, vernizes, esmaltes e lacas. 
b) Adesivos 
Um adesivo é uma substância usada para unir superfícies de duas superfícies sólidas 
para produzir uma junta com uma alta resistência ao cisalhamento. As forças de ligação entre o 
adesivo e as superfícies aderentes são de natureza eletrostática, similares às forças de ligação 
secundárias entre as cadeias moleculares nos polímeros termoplásticos. Uma desvantagem 
desses materiais poliméricos é sua baixa resistência ao calor. 
 
c) Filmes 
Características importantes dos materiais produzidos e usados como filmes incluem 
baixa densidade, um alto grau de flexibilidade, uma alta resistência à tração e ao rasgamento, 
resistência ao ataque pela umidade e outros produtos químicos e baixa permeabilidade a alguns 
gases, especialmente vapor de água. Alguns dos polímeros que atendem estes critérios e são 
fabricados na forma de filmes são polietileno, polipropileno, celofane e acetato de celulose. 
São usados extensivamente como bolsas para embalagens de produtos alimentares e 
produtos têxteis. 
 
d) Espumas 
Materiais plásticos muito porosos são produzidos num processo chamado 
“espumação”.Tanto materiais termoplásticos quanto materiais termorrígidos podem ser 
produzidos em forma de espuma mediante inclusão na batelada de um agente soprador que, no 
aquecimento, se decompõe com a liberação de um gás. Bolhas de gás são geradas através de 
toda a massa agora fluída, que remanescem como poros no resfriamento e dão origem a uma 
estrutura esponjosa. O mesmo efeito é produzido pelo borbulhamento de um gás inerte através 
de um material enquanto estiver num estado fundido. 
Alguns dos polímeros espumados comuns são poliuretano, borracha, poliestireno e 
cloreto de polivinila. Espumas são comumente usadas como colchões em automóveis e móveis 
bem como em embalagem e isolamento térmico. 
 
 
4.13. SÍNTESE E PROCESSAMENTO DE POLÍMEROS 
 
4.13.1. POLIMERIZAÇÃO 
 
A síntese dos polímeros de grande massa molecular é denominada polimerização; ela 
é simplesmente o processo peloqual unidades monoméricas são juntadas entre si e sobre o 
produto da polimerização anterior, a fim de gerar as macromoléculas. 
 
a) Polimerização por adição: É um processo pelo qual unidades monoméricas são 
anexadas uma de cada vez na forma de uma cadeia para formar uma 
macromolécula linear; a composição da molécula produto resultante é um 
exato múltiplo daquela do monômero reagente original. 
 
b) Polimerização por condensação: Polimerização por condensação consiste na 
formação de polímeros por reações químicas intermoleculares em etapas que 
normalmente envolvem mais de uma espécie monomérica; existe usualmente 
um subproduto de pequena massa molecular tal como água, que é eliminado. 
Nenhuma das espécies reagentes tem a fórmula química unidade repetidora do 
mero e reação intermolecular ocorre cada vez que uma unidade repetidora do 
mero se forma. 
 
 
 
 
4.13.2. ADITIVOS PARA POLÍMEROS 
 
a) Cargas: 
São adicionados aos polímeros para melhorar suas resistências à tração, à compressão, 
à abrasão; aumentar a tenacidade, a estabilidade dimensional e térmica. Materiais usados como 
cargas incluem o pó de serra, farinha de sílica, areia de sílica, vidro, argila, talco, calcário, entre 
outros. 
 
b) Plastificantes: 
A flexibilidade, ductilidade e tenacidade de polímeros podem ser melhoradas com a 
ajuda de aditivos chamados plastificantes. Sua presença também produz reduções na dureza e 
rigidez. Plastificadores são geralmente líquidos tendo baixas pressões de vapor e pequenas 
massas moleculares. As pequenas moléculas de plastificantes ocupam posições entre as grandes 
cadeias do polímero, efetivamente aumentando a distância entre as cadeias poliméricas, 
reduzindo, assim, a densidade de ligações intermoleculares secundárias. Plastificadores são 
comumente usados em polímeros que são intrinsecamente frágeis à temperatura ambiente, tais 
como cloreto de polivinila e alguns copolímeros acetatos. 
 
c) Estabilizadores: 
Impedem que os polímeros sejam degradados naturalmente principalmente pelo 
oxigênio do ar e pela radiação ultravioleta. 
 
d) Corantes: 
 Conferem uma cor específica aos polímeros. 
 
e) Retardadores de chama: 
A flamabilidade de materiais poliméricos é uma grande preocupação, especialmente 
na manufatura de tecidos e de brinquedos de crianças. Muitos polímeros são inflamáveis em 
sua forma pura. Estes retardantes podem funcionar interferindo no processo de combustão 
através da fase gasosa, ou iniciando uma reação química que causa um resfriamento da região 
de combustão e a cessação da queima. 
 
4.13.3. TÉCNICAS DE CONFORMAÇÃO PARA PLÁSTICOS 
 
Fabricação de materiais poliméricos normalmente ocorre a elevadas temperaturas e às 
vezes por aplicação de pressão. Termoplásticos são conformados acima de sua temperatura de 
transição vítrea, e uma pressão aplicada deve ser mantida enquanto a peça é resfriada até abaixo 
de Tg de maneira que o artigo conformado retenha sua forma enquanto ainda macio e esteja 
num estado plástico. Um benefício econômico do uso de termoplásticos é que eles podem ser 
reciclados: sucatas de peças termoplásticas podem ser refundidas e remodeladas. 
 Fabricação de polímeros termorrígidos é realizada em dois estágios. Primeiro vem a 
preparação de um polímero linear como um líquido, tendo uma pequena massa molecular. Este 
material é convertido no produto final duro e rígido durante o segundo estágio, que é 
normalmente realizado num mold. Este segundo estágio, denominado "cura", pode ocorrer 
durante aquecimento, eventualmente com a adição de catalisador, e às vezes sob pressão. 
Durante a cura, mudanças químicas e estruturais ocorrem num nível molecular; uma estrutura 
cruzadamente ligada ou de rede se forma. Após a cura, polímeros termorrígidos podem ser 
removidos do molde enquanto ainda quente, uma vez que são agora dimensionalmente estáveis. 
Termorrígidos não podem ser reciclados, não se fundem, são usáveis a temperaturas maiores 
do que os termoplásticos, e são quimicamente mais inertes. 
 
a) Moldagem por Compressão e Transferência: 
 Para moldagem por compressão, as apropriadas quantidades de inteiramente 
misturados polímero e os necessários aditivos são colocados entre os membros macho e fêmea 
do molde, como ilustrado na Figura 16.15. Ambas as peças de molde são aquecidas; entretanto, 
apenas uma é móvel. O molde é fechado e calor e pressão são aplicados, causando o material 
plástico a se tornar viscoso e ser conformado à forma do molde. Esta técnica de moldagem 
presta-se para a fabricação de polímeros tanto termoplásticos quanto termorrígidos. Observa-se 
essa técnica no esquema abaixo. 
 
b) Moldagem por Injeção: 
É a técnica mais largamente usada para a fabricação de materiais termoplásticos. O 
material é carregado para dentro de um cilindro pelo movimento de um êmbolo ou pistão. Esta 
carga é empurrada para dentro de uma câmara de aquecimento, onde o material termoplástico 
se funde para formar um líquido viscoso. A seguir, o plástico fundido é impelido, de novo 
movimento do êmbolo, através de um bocal para dentro da cavidade de um molde vedado; 
pressão é mantida até que o material em moldagem tenha se solidificado. Finalmente, o molde 
é aberto, a peça é ejetada, o molde é fechado e todo o ciclo é repetido. Provavelmente, o fato 
mais evidente desta técnica é a velocidade na qual peças podem ser produzidas. Polímeros 
termorrígidos podem também ser moldados por injeção. Segue a seguir o esquema dessa 
técnica. 
 
c) Extrusão: 
O processo de extrusão é simplesmente a moldagem por injeção de um termoplástico 
viscoso através de uma matriz de extremidade aberta. Um parafuso mecânico propele através 
de uma câmara o material peletizado, que é sucessivamente compactado, fundido e conformado 
numa contínua carga de fluido viscoso. Extrusão ocorre à medida em que esta massa fundida é 
forçada através do orifício de uma matriz. A solidificação do material é acelerada por 
sopradores ou água justo antes de passar num transportador móvel. A técnica é especialmente 
Moega de 
alimentação 
adaptada para produzir comprimentos contínuos tendo geometrias de seção reta constantes, 
como hastes, tubos, canais de mangueira, folhas e filamentos. Observa o esquema abaixo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
T
ambor 
5. CONCLUSÃO 
 
A partir dos fatos expostos, percebemos que os metais possuem uma grande 
aplicabilidade dentro das indústrias e na construção civil. Por isso, é de suma importância a sua 
caracterização para garantir a aplicabilidade correta do material, assim como a sua validade de 
acordo com as normas. Com isso, aumentamos a durabilidade, diminuímos os riscos em relação 
à segurança. 
Quando se fala em cerâmicas e polímeros destacam-se os progressivos avanços 
tecnológicos que tem sido feito no estudo e desenvolvimento de novos materiais dessas duas 
classes. Tanto as cerâmicas quanto as substâncias poliméricas estão presentes no cotidiano da 
humanidade desde tempos pré-históricos; e, nas últimas décadas, as necessidades crescentes 
por materiais que apresentem propriedades físico-químicas peculiares – resistência térmica, 
condutibilidade elétrica, maleabilidade, dureza – têm alavancado a protagonização desses dois 
materiais no meio científico, e consequentemente, na forma de novos utensílios domésticos, 
eletrônicos, computacionais, de comunicação, aeroespacial, entre outros. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6. REFERÊNCIA 
ENGENHARIA JUNIOR, P&q. Ligas Metálicas. Disponível em: 
<https://peqengenhariajr.com.br/importancia-da-caracterizacao-dos-metais/>.