Unidade V Ciência dos Materiais

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Química Aplicada
Material Teórico
Responsável pelo Conteúdo:
Profa. Ms. Luciana Borin de Oliveira
Revisão Textual:
Profa. Ms. Luciene Oliveira da Costa Santos
Ciência dos Materiais
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• Introdução
• Períodos da história
• Classificação dos materiais
• Considerações finais
Nesta unidade, veremos os principais materiais e suas caraterísticas.
Iniciando nosso estudo sobre materiais, vamos conceituar:
 · Materiais (seta) substâncias que compõem tudo o que nos rodeia.
 · Materiais muito utilizados e comumente encontrados são: a madeira, o 
vidro, o aço, o plástico, o papel, o cobre, o concreto.
Para um bom aproveitamento do curso, leia o material teórico atentamente antes de realizar 
as atividades. É importante também respeitar os prazos estabelecidos no cronograma.
Ciência dos Materiais
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Unidade: Ciência dos Materiais
Contextualização
Para iniciar esta unidade, a partir das imagens abaixo reflita sobre os diferentes materiais e 
sua utilização nas organizações. 
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Oriente sua reflexão pelas seguintes questões:
• Qual a função desses materiais?
• O que as diferencia ou as une num mesmo grupo?
• Como definir sua melhor utilização?
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Introdução
Diálogo com o Autor
Segundo Callister (2012), a disciplina ciência dos materiais envolve 
a investigação das relações que existem entre as estruturas e as 
propriedades dos materiais. Transportes, comunicação, recreação, 
habitação, vestuário e produção de alimentos — virtualmente, cada 
seguimento de nossas vidas diárias é influenciado em maior ou 
menor grau pelos materiais.
Quais são os critérios para seleção de materiais que serão utilizados nos processos industriais 
de produção?
O processo de seleção de materiais envolve uma análise das propriedades químicas e físicas 
do material a ser escolhido.
O primeiro passo é a verificação das condições a que o material será exposto para determinar 
o tipo de material que pode proporcionar melhor desempenho no processo.
Como exemplo, podemos avaliar as seguintes considerações:
• Resistência à corrosão é uma característica muito importante na seleção do material, 
onde deve ser avaliado o material ou os materiais que entrarão em contato e o meio 
ambiente a que está exposto. 
• As características do produto final, sua combinação de resistência à corrosão e resistência 
mecânica, suas propriedades mecânicas são fundamentais para a seleção do material. 
• Os métodos de fabricação do produto, incluindo todos os processos a que o material 
será submetido.
• Uma análise de custo é recomendada para avaliar os custos de material e os custos 
relativos à manutenção, conservação e substituição de peças.
• É essencial ter em conta a disponibilidade do material.
• É recomendável entregar ao usuário do produto uma lista de recomendações para o 
cuidado e manutenção dos equipamentos que favorece o desempenho esperado do 
material.
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Unidade: Ciência dos Materiais
PAPEL
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Introdução
A madeira das árvores é a matéria-prima cuja transformação dá origem 
ao papel. A madeira dos eucaliptos é a mais utilizada para a produção de 
papel, porém, pode-se também fazer papel a partir da reciclagem do próprio 
material. A reciclagem favorece o equilíbrio do meio ambiente, evitando 
o corte de novas árvores que contribuem para a qualidade do ar. Esses 
processos ainda são poluentes e consomem grandes quantidades de água.
Transformação
Os troncos de madeira, depois de descascados, são triturados em 
pedaços. Depois, a madeira é moída até se desfazer completamente 
e se transformar numa pasta de celulose. A pasta é submetida a um 
processo de branqueamento até ficar pronta para a produção de papel. 
Finalmente, passa por rolos aquecidos, formando as folhas de papel.
Propriedades
Textura: pode ser lisa e brilhante, ou rugosa e áspera.
Espessura: existem papéis muito finos e muito grossos. A espessura é 
medida de acordo com o seu peso em gramas por metro quadrado.
Resistência: resistência ao corte e a serem rasgados é uma propriedade 
que varia de papel para papel.
Absorção: a facilidade, maior ou menor, com que absorvem a água 
e até mesmo a humidade do ar é um fator a ter em conta no seu 
armazenamento. Combustibilidade – o papel arde com grande facilidade.
Propriedades óticas: cor, brilho.
MADEIRA
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Introdução
A madeira é extraída dos troncos, ramos e das raízes das árvores. Podemos 
obter madeira de árvores ditas folhosas (folha caduca ou persistente), como 
o castanheiro, a nogueira, o eucalipto, o carvalho etc.; árvores como o 
pinheiro, o cedro e o abeto são resinosas (folhas persistentes, possuem 
resina e têm frutos em forma de cone). As madeiras exóticas são originárias 
das florestas tropicais.
Transformação
Após o corte da árvore, a madeira é cortada ainda verde, ou seja, quando 
ainda contém água no seu interior. A seguir, é feita a secagem.
Propriedades
Cor: as diferentes árvores dão origem a madeiras de cores e tonalidades 
diversas.
Cheiro: tem um cheiro característico, que varia de espécie para espécie. 
Resistência: resiste às forças de compressão, tração e flexão, mantendo 
a sua consistência.
Densidade e peso: um mesmo volume de madeira pode ser diferente 
no peso e dureza.
Combustibilidade: arde com muita facilidade.
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ARGILA
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Introdução
A argila é uma rocha que é extraída do solo. Por isso é de origem mineral. 
Pode ser de várias cores, de acordo com a constituição dos solos de onde 
são extraídas. Pode ser acinzentadas, amareladas ou avermelhadas.
Transformação
Ao local de extração da argila chama-se barreiro. O barro pode ser 
encontrado na superfície ou em camadas mais profundas. Após 
a extração, passa por três fases de transformação. A primeira é a 
desagregação, que consiste em partir os torrões da terra, transformando-
os em pequenos pedaços de tamanho mais ou menos igual. A segunda 
fase é a da limpeza, que é passar a argila desagregada por uma peneira 
ou crivo, para separar pedras, areias grossas e outras impurezas. Depois, 
inicia-se a lavagem barro amolece na água durante vários dias, sendo 
mexida frequentemente. A operação fica concluída quando a mistura 
passa por uma rede e são extraídas as impurezas mais finas. Quando a 
água evapora, está pronta para ser trabalhada.
Propriedades
Plasticidade: assume várias formas por pressão de uma força, neste caso, 
dos dedos da mão.
Solubilidade: antes de ser cozida a altas temperaturas, a argila amolece 
por ação da água, sendo solúvel se misturada com esta.
Estabilidade: as dimensões de um pedaço de argila variam antes e 
depois da secagem. Antes de secar, é mais volumosa do que depois de 
seca, quando a água se evapora.
Resistência: depois de cozida a altas temperaturas, a cerâmica adquire 
resistência.
Sonoridade: a cozedura confere uma dureza e consistência às peças 
de cerâmica, que se traduz num som característico quando batemos com 
dedos na sua superfície.
Impermeabilidade: depois de cozidas e vidradas, as peças tornam-se 
impermeáveis, deixando de absorver líquidos.
Os materiais estão intimamente ligados à evolução do homem desde o início de sua existência.
Nas idades mais remotas da Terra, veja os MATERIAIS que mais foram usados:
• PEDRA 
• MADEIRA 
• OSSOS
• FIBRAS 
• PELES 
• ARGILA
O avanço das civilizações pode ser medido pela íntima relação entre as CIVILIZAÇÕES e 
os MATERIAIS por ela utilizados em suas atividades diárias.
Podemos fazer uma classificação dos períodos da história ressaltando a IMPORTÂNCIA 
DOS MATERIAIS:
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Unidade: Ciência dos Materiais
Períodos da história
Materiais mais utilizados em cada época:
Idadeda Pedra > Idade do Cobre > Idade do Bronze > Idade do Ferro
De acordo com Navarro, em seu artigo “A Evolução dos Materiais. Parte1: da Pré-
história ao Início da Era Moderna”,
desde os primórdios, a história do Homem está interligada aos materiais. Essa ligação 
é uma soma de todos os materiais que inventamos ou descobrimos, manipulamos, 
usamos e abusamos, incluindo desde histórias de opulência e mistérios envolvendo 
materiais preciosos (ouro e prata), histórias mundanas, como no caso do ferro e 
da borracha pelos seus aspectos meramente industriais, passando por histórias 
de segurança e devastação ligadas aos materiais atômicos e aos lixos doméstico, 
industrial e hospitalar não processado. Desde eras muito remotas, a movimentação 
do Homem e os aglomerados humanos tinham como origem suas necessidades e 
disponibilidades dos locais em atendê-las. A necessidade essencial, comum a todos 
os selvagens, era a alimentação, e ela provinha basicamente da proteína animal, ou 
seja, o homem primitivo (homídeos) era um caçador. Como caça não se faz apenas 
com as mãos, os homídeos tiveram que construir instrumentos para conseguir caçar 
e ter seus alimentos. Embora de perfil majoritariamente nômades, ao descobrirem 
um território fértil tanto em caça como em matérias-primas para a produção de 
artefatos domésticos e de caça, os homídeos tinham que demarcar e defender o 
território correspondente contra os avanços de tribos semelhantes. A partir daí, surge 
a necessidade de desenvolvimento de artefatos bélicos, os quais representariam a 
força de uma tribo à medida que fossem mais contundentes e fabricados de maneira 
mais fácil e em maior quantidade. Manutenção de vastos territórios e o crescimento 
populacional estavam diretamente relacionados com as disponibilidades (alimento 
e matérias-primas) da área sob domínio e da capacidade do grupo dominante em 
explorá-la e defendê-la a contento. Quando uma dessas premissas não era atingida, 
as tribos, por seu próprio comportamento nômade, partiam em buscas de outras 
paragens. A busca incessante por alimentação e/ou matérias-primas e/ou a dispersão 
causada pelas lutas territoriais fizeram com que os homídeos se deslocassem por 
áreas muitas vezes inóspitas, ou o próprio ambiente assim se mostrava quando das 
glaciações, e os primitivos tiveram que cobrir seus corpos cada vez mais desprovidos 
de pelos. Os animais agora não serviam apenas como fonte de alimentos, mas de 
vestimentas (feitas com suas peles) e de instrumentos mais elaborados (feitos com seus 
ossos e chifres). Mesmo naquela época, a caça não era tão farta assim, de forma que 
os homídeos tiveram que domesticar e criar esses animais. Tornaram-se, então, cada 
vez menos nômades e assumiram uma postura sedentária, para os padrões de então, 
ao desenvolverem a agricultura e a criação de animais. Essa nova postura não só 
criou a necessidade de desenvolvimento de outro tipo de ferramenta, como também o 
estabelecimento de outro tipo de moradia: os homídeos abandonaram as cavernas e 
passaram a construir suas primeiras habitações. Ainda durante seus deslocamentos e 
tendo em vista as novas necessidades, os homídeos travaram contato com rochas mais 
duras e cujas lascas produziam artefatos mais resistentes e contundentes. Algumas 
delas, por ocasião das fogueiras para aquecimento corporal ou transformação de 
alimentos apresentaram comportamento até então desconhecido: o amolecimento 
(a fusão) e posterior endurecimento (solidificação); outras, por outro lado, menos 
consistentes originavam pós que assumiam consistência quando molhados, assim 
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como determinados depósitos de solo de regiões alagadas, ou que antes faziam 
parte de pequenos lagos que secaram. Desse ponto em diante, os homídeos, alguns 
já pertencentes à mesma espécie do homem moderno, tomaram conhecimento de 
novas e mais versáteis matérias-primas. Para cada nova mudança de comportamento, 
correspondiam o domínio e o uso de uma nova matéria-prima, e aqueles mais 
eficientes nesse aspecto preponderavam sobre os outros, principalmente, porque, 
desde sempre, as matérias-primas novas se destinavam, em primeiro lugar, para 
fins bélicos e só depois assumiam um aspecto doméstico ou caseiro. Assim como 
hoje, preponderava quem detinha o conhecimento e reservas do que se configurava 
como estratégico, e, assim como os alimentos, os materiais sempre acompanharam 
o homem ao longo de sua história evolutiva: quanto mais avançada a civilização, 
mais estratégicos os materiais à sua disposição e mais elaborados e eficientes os 
artefatos e equipamentos produzidos.
Classificação dos materiais
Os materiais sólidos são agrupados em três classificações básicas:
Metais | Cerâmicas | Polímeros
Essa classificação é baseada na composição química e na estrutura atômica, sendo que a 
maioria dos materiais se enquadra dentro de um ou outro grupo.
Além disso, existem três outros grupos importantes:
Compósitos | Semicondutores | Biomateriais
Estrutura dos materiais
As características e propriedades que pontuam o comportamento dos materiais dependem 
da sua estrutura interna.
A análise da estrutura dos materiais pode ser feita em diversos níveis de observação, dentre eles:
NÍVEL OBSERVAÇÃO
 SUBATÔMICO
Avalia o átomo de forma individual, levando em consideração 
também o comportamento dos seus elétrons, prótons e nêutrons.
ATÔMICO
Chega à observação da interação entre os átomos, suas ligações e 
seus padrões na formação de moléculas.
MICROSCÓPIO
Permite a classificação dos arranjos atômicos e arranjos moleculares, 
a formação das estruturas cristalinas, moleculares e amorfas.
MACROSCÓPICO
É a observação constante, o acompanhamento do desempenho do 
material quando colocado em serviço.
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Unidade: Ciência dos Materiais
Propriedades dos materiais
As Propriedades dos materiais são aquelas inerentes aos materiais relativas à sua forma 
de obtenção, sua constituição e sua composição química. Essas propriedades definem o que 
é o material.
Dentre elas, podemos destacar:
Condutibilidade térmica
É a capacidade do material dissipar energia, na forma de calor. Essa propriedade pode se 
apresentar como:
 · Condução: é a principal forma de propagação de calor de uma partícula a outra. O calor 
passar de uma partícula a outra pela vibração intensa, sem a necessidade de uma partícula 
se chocar com a outra.
 · Convecção: é a transferência de calor pela matéria em movimento, formando correntes de 
convecção que estabilizam a temperatura, facilitando o aquecimento dos líquidos e gases.
 · Radiação: é a propagação de calor por ondas eletromagnéticas.
Condutibilidade elétrica
É a propriedade de certos corpos que permitem a passagem da corrente elétrica. 
Quando os corpos permitem a passagem da eletricidade, temos o grupo dos condutores, como, 
por exemplo, os metais, que são bons condutores de eletricidade. De outro lado, os materiais 
como a madeira são conhecidos como isolantes por não deixarem passar a eletricidade.
Peso específico
É o que corresponde à massa existente em uma unidade de volume do material observado. 
Fusibilidade
É a que determina a temperatura na qual o material muda de estado, passando do estado 
sólido para o estado líquido pela ação do calor. Todo o material é essencialmente fusível, 
porém, para ser fusível industrialmente, é preciso que tenha o ponto de fusão baixo e que 
não sofra oxidações, nem alterações na sua estrutura e homogeneidade durante o processo 
de fusão.
Dilatação Térmica
É a propriedade do material que permite a dilatação e contração de acordo com a variação da 
temperatura, impedindo a utilização de certos materiais em condições de temperatura extremas, 
como os processos que utilizam fornos, caldeiras, sistemas de refrigeração e frigoríficos.
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Propriedades tecnológicas dos materiais
As Propriedades Tecnológicas dos Materiais são aspropriedades que relatam o 
comportamento dos materiais, tendo como variáveis as diferentes ações mecânicas e 
tratamentos térmicos.
Dentre elas, podemos destacar:
Maleabilidade
É a propriedade do material que expressa o grau de facilidade que o material tem para 
ser deformado de forma permanente por ação de pressão, ou carga de compressão, sem 
rompimento. Em outras palavras, é a que representa o quanto ele pode ser laminado, forjado 
ou dobrado. A maleabilidade pode ser conduzida a quente ou a frio, sendo que, se o material 
apresenta grande maleabilidade a frio, ele é chamado plástico.
Ductilidade
É a capacidade do material de sofrer deformação permanentemente, por carga de tração 
sem rompimento, ou seja, possibilitando ser estirado ou trefilado.
Fragilidade
É a característica do material de apresentar repentina ruptura quando submetido a um 
esforço, sem apresentação de deformação aparente. Pode-se dizer que a fragilidade é o oposto 
da ductilidade. 
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Unidade: Ciência dos Materiais
Materiais metálicos
São substâncias inorgânicas compostas por um ou mais elementos metálicos, podendo em 
alguns casos ser composta por elemento não metálico.
Nesta categoria de materiais, temos:
AÇO (Fe+C) | ALUMÍNIO | NÍQUEL | LATÃO (Zn+Cu)
Os materiais metálicos são muito resistentes e deformáveis, dando abertura ao seu amplo 
uso em aplicações estruturais.
Ao estudarmos a classe dos materiais metálicos, podemos dividi-los em dois grupos distintos: 
ferrosos e não ferrosos.
Materiais metálicos ferrosos
De uma forma geral, podemos dividir os mesmos em dois grupos distintos, mais importantes:
AÇO: é uma liga Ferro-Carbono contendo até cerca de 2% de Carbono, e alguns elementos 
residuais do processo. Trata-se de um material tenaz, de fácil manuseio e aceitação de forja.
As principais influências do carbono nas propriedades do aço são:
 · Aumento da dureza
 · Aumenta do limite de resistência e de escoamento
 · Redução da ductilidade
 · Diminuição a tenacidade
 · Diminuição do alongamento.
Os aços podem ser classificados em:
 · Aços ao carbono comum: quando os elementos residuais estão em pequenas percentagens 
e a liga é formada basicamente por ferro e carbono.
 · Aços liga: quando os aços recebem a adição de outros elementos químicos como cromo 
e níquel para melhorar sua performance e qualidade.
FERRO FUNDIDO é uma liga Ferro-Carbono com porcentagem de Carbono variando 
de 2 a 7%. É um material amplamente empregado na construção mecânica. Apesar de não 
possuir a mesma resistência do aço, este pode substitui-lo em diversas aplicações, apresentando 
muitas vezes grandes vantagens. A facilidade de trabalho com estes materiais possibilita sua 
vasta aplicação em máquinas, ferramentas, estruturas e instalações que necessitam materiais 
de grande resistência.
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Materiais metálicos não ferrosos
Neste grupo, estão todos os outros materiais metálicos. Sendo empregados nos mais diversos 
trabalhos, possuem a capacidade de substituir os materiais ferrosos em várias aplicações, 
porém, nem sempre podem ser substituídos pelos ferrosos.
Os materiais metálicos não ferrosos são utilizados isoladamente, ou em forma de ligas 
metálicas, sendo que algumas delas são amplamente utilizadas na construção de máquinas e 
equipamentos.
Os materiais não ferrosos são materiais caros. Dessa forma, existe uma grande tendência 
da utilização dos materiais ferrosos.
Sua utilização será preferencial em peças sujeitas à oxidação, muito empregadas em tratamentos 
galvânicos superficiais de materiais devido à sua resistência. Outro grande campo de utilização são 
os componentes elétricos por apresentarem bom coeficiente de condutibilidade elétrica.
A importância dos metais leves e suas ligas têm 
aumentado consideravelmente nos últimos tempos, 
amplamente utilizados na construção de veículos, 
construções aeronáuticas e navais e para aplicação na 
mecânica de precisão. Essas ligas metálicas 
apresentam alta resistência e menor peso, levando à 
decisão da troca do aço e do ferro fundido por esses 
metais tecnológicos.
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Unidade: Ciência dos Materiais
Materiais poliméricos
Os polímeros incluem os materiais de plástico e borracha. São materiais que possuem 
baixas densidades e podem ter extrema flexibilidade.
Nesta categoria, temos como principais representantes:
POLIETILENO BORRACHA NYLON
iStock/Getty Images iStock/Getty Images iStock/Getty Images
SOBRE PLÁSTICO:
De acordo com a ABIPLAST, Associação Brasileira da Indústria do Plástico, o plástico 
tem seu nome originário do grego, plastikos, que significa “capaz de ser moldado”; é um 
material de origem natural ou sintética, obtido a partir dos derivados de petróleo ou de 
fontes renováveis como a cana-de-açúcar, ou o milho.
Os plásticos fazem parte da família dos polímeros que são formados por macromoléculas 
caracterizadas pela repetição múltipla de uma ou mais unidades químicas simples, os 
monômeros, sendo unidas entre si por reações químicas chamadas de reações de 
polimerização, como nos exemplos abaixo:
Esses materiais são divididos em duas grandes categorias, os termoplásticos e os 
termofixos. Os termoplásticos são aqueles que podem ser moldados várias vezes 
por ação de temperatura e pressão, por isso são recicláveis; os termofixos sofrem 
reações químicas em sua moldagem as quais impedem uma nova fusão; portanto, 
não são recicláveis.
Os materiais plásticos são utilizados desde muitos anos em substituição a diversos 
tipos de materiais como o aço, o vidro e a madeira devido às suas características 
de baixo peso, baixo custo, elevadas resistências mecânica e química, facilidade de 
aditivação e, ainda, por serem 100% recicláveis.
Os tipos de plásticos mais consumidos atualmente são os Polietilenos (PE), 
Polipropilenos (PP), Poliestirenos (PS), Policloretos de vinila (PVC) e os Poliésteres 
(PET), chamados também de commodities devido à grande produção e aplicação.
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Outros tipos de materiais plásticos são produzidos em menor escala devido ao seu 
alto custo e aplicações específicas e são chamados de plásticos de engenharia ou 
especialidades. São eles: as Poliamidas (PA), os Policarbonatos (PC), os Poliuretanos, 
(PU, TPU, PUR), os Fluoropolímeros (PTFE), dentre outros.
As propriedades destes materiais dependem do tamanho, da composição, da estrutura 
química dentre outros fatores e estas propriedades se relacionam diretamente com 
suas aplicações. Sendo assim, por exemplo, se um material possui resistência 
química, ele poderá ser utilizado em ambientes onde há exposição constante a algum 
produto químico ou semelhante, como é o caso do PE, utilizado em embalagens 
para produtos químicos, produtos de limpeza como água sanitária, álcool etc., sem 
que seja atacado. Outro exemplo pode ser o PC que possui excelente resistência 
ao impacto e é um material transparente. Sendo assim, é utilizado em escudos da 
polícia, lentes para óculos, telhas, faróis de veículos automotores etc.
Extraído de: http://www.abiplast.org.br/site/os-plasticos
SOBRE BORRACHA:
De acordo com a ABIQUIM, Associação Brasileira de Química, as borrachas, 
materiais de elevada elasticidade, podem ser naturais, extraídas do látex, ou sintéticas 
(elastômeros), derivadas da petroquímica, como mostram as principais rotas de 
produção, na figura a seguir. Atualmente, existem mais de 500 tipos de borrachas 
entre naturais e sintéticas. 
Principais rotas de produção de borrachas
Baseado no site www.iisrp.com da International Institute of Synthetic Rubber Producers.
As borrachas podem ser classificadas por diversos critérios:
• Origem da matéria-prima:
Natural (Agroindustrial)
Sintéticas (Petroquímica) 
• Processo de transformação:
Convencional – é o processo mais comum, representando 90% do total 
das borrachas consumidas, porém, não é reciclável.
Termoplástico – o processo é reciclável,mas apresenta resistência mecânica 
e térmica inferiores ao convencional. 
Processo utilizado na obtenção de borracha sintética:
Em emulsão - é o mais tradicional, correspondendo por 80 a 90% da SBR (Estireno-
Butadieno) produzida no mundo. Os produtos obtidos são mais padronizados. 
Exemplos: SBR, NBR (Borracha Nitrílica) e EPDM (Eteno-Propeno).
Em Solução – os produtos são mais flexíveis. Exemplos: BR (Polibutadieno) e SBR.
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Unidade: Ciência dos Materiais
Setor de consumo:
Uso geral – apresentam duas categorias:
1) Pneumáticos ou comuns – são as mais acessíveis, em termos de preços, sem 
propriedades especiais. Exemplos: NR (Borracha Natural), SBR (Estireno-Butadieno), 
BR (Polibutadieno) e IR (Poliisopreno), NBR (Borracha Nitrílica), EPDM (Eteno-Propeno) 
e a IIR (Borracha Butílica).
2) De alto desempenho – possuem preços mais elevados e alguma propriedade 
especial. Policloropropeno (CR), de silicone, de epicloridrina, fluoradas, acrílicas, os 
polietilenos, cloros sulfonados e os polissulfetos.
Especialidades - utilizadas em situações específicas, nas quais são submetidas a 
condições extremas de temperatura, esforço mecânico intenso, exposição a agentes 
químicos corrosivos e cargas elétricas. Um exemplo são as borrachas de silicone.
Propriedades físicas:
Sólidas: representam mais de 80% das borrachas consumidas. 
Líquidas (látex ou látices): são dispersões aquosas de borrachas. Utilizadas na 
fabricação de espumas, luvas, preservativos, recobrimento de tecidos e papel, 
impregnação de lonas para pneus e de goma de mascar.
Aplicações
A borracha, por ser um excelente amortecedor, é fortemente empregada na indústria 
automotiva, sobretudo na produção de pneus, caso da borracha natural (NR) e das 
sintéticas estireno-butadieno (SBR) e polibutadieno (BR). Existem mais de 50 mil formas 
de utilização do produto. O quadro a seguir mostra diferentes borrachas sintéticas 
(elastômeros) e as indústrias usuárias.
Nomenclatura Tipo de Borracha Modificações de Asfalto Calçados Adesivos Peças Técnicas
Pneus/Bandas de 
recauchutagem
Modificações de 
plástico
ESBR Estireno-Butadieno em emulsão - x x x x -
SSBR Estireno-Butadieno em solução x x x x x x
BR Polibutadieno - x - x x x
NBR Nitrílica - x x x - x
EPDM Eteno-Propeno x - - x x -
IIR Butílica x - x x x
CR Policloropropeno x x x x x x
TR/TPE Termoplásticas x x x x - x
Látex Diversos tipos de latéx x x x x x x
SBCs Copolímeros de blocos de estireno x x x x x
A NBR (Nitrílica), resistente aos derivados de petróleo, é recomendada para a 
fabricação de peças e componentes das indústrias automobilística, gráfica, petróleo 
e petroquímica, que tenham contato com óleos e solventes, como mangueiras, 
retentores, juntas, anéis de vedação, vasos e tanques industriais.
A EPDM (Eteno-Propeno) é resistente ao envelhecimento, sendo aplicada em peças 
de automóveis como molduras de vedaçãvo de janelas e portas de veículos, batentes, 
frisos e palhetas de limpador de pára-brisas. 
As borrachas especiais (de silicone, por exemplo) são usadas no isolamento de fios e 
cabos elétricos, submetidos a condições de temperaturas extremas, na fabricação de 
artigos médicos e no revestimento de máquinas e equipamentos, entre outros. 
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Os SBC (Copolímeros em Bloco de Estireno) são polímeros especiais, que apresentam 
estrutura molecular com dois segmentos distintos: um rígido de poliestireno e outro 
macio, que pode ser constituído de butadieno, isopreno, etileno butileno, ou etileno 
propileno. Comportam se como TPE (elastômeros termoplásticos), reunindo as 
propriedades da borracha e a processabilidade do plástico. São aplicados em adesivos, 
nos solados dos calçados e utilizados na modificação de asfalto, para pavimentação 
e impermeabilização, e de polímeros e filmes, para melhorar a flexibilidade e a 
resistência ao impacto.
Fonte: http://www.abiquim.org.br/comissao/setorial/insumos-para-borracha/especificidade/historico-aplicacao
Materiais cerâmicos
As cerâmicas são compostos formados por elementos metálicos e não metálicos. Podem 
ser cristalinos, não cristalinos ou uma mistura de ambos.
São materiais isolantes a passagem de eletricidade e calor, são duras, porém, muito frágeis 
e quebradiças.
Neste grupo temos:
ALUMINA (Al2O3) e o VIDRO
iStock/Getty Images
De acordo com material publicado no site do 
Conselho Regional de Química, os materiais 
cerâmicos são conhecidos desde os tempos mais 
remotos. Eles têm seu nome derivado da palavra 
grega “keramus”, que significa barro queimado, 
pois os utensílios feitos desse material, como 
panelas e vasilhames de água, eram obtidos a 
partir da argila moldada e submetida à queima. 
Atualmente, este termo se refere também a todo 
material inorgânico não metálico obtido após 
tratamento térmico a altas temperaturas, por 
exemplo: pisos, louças para banheiro, vidros, 
fibras óticas, utensílios culinários, combustível nuclear, implantes ósseos e dentários, 
entre outros. Esta classe de materiais apresenta propriedades específicas como alta 
estabilidade química, resistência à corrosão e ao calor, entre outras.
Na indústria cerâmica, o trabalho dos químicos não se limita apenas às áreas clássicas, 
como o controle de qualidade de matérias-primas, de processos ou de efluentes. As 
pesquisas e o desenvolvimento tecnológico, bem como o estudo da microestrutura 
aliada ao processamento, possibilitam, a cada dia, a obtenção de cerâmicas com 
propriedades especiais, para os mais diversos tipos de aplicação. 
Os processos cerâmicos podem ser classificados em “cerâmica tradicional” e 
“cerâmica avançada” (cerâmica fina ou cerâmica de alta tecnologia). Na cerâmica 
tradicional, as matérias-primas geralmente são utilizadas após beneficiamento, 
ou seja, separação de impurezas por processos físicos. De modo geral, não são 
submetidas a reações químicas, portanto, considera-se que a matéria-prima é natural. 
Já no caso das cerâmicas avançadas, normalmente, trabalha-se com matérias-primas 
sintéticas, ou seja, obtidas por meio de reações químicas. 
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Unidade: Ciência dos Materiais
A cerâmica tradicional engloba a maior parte da produção cerâmica, pois utiliza 
matérias-primas de baixo custo e abundantes na natureza, como argilas, feldspatos, 
calcários e outros minerais cristalinos inorgânicos não metálicos. Envolve os 
processos de fabricação de cerâmica estrutural, tais como: tijolos, telhas e blocos; 
revestimentos, como pisos e azulejos; cerâmica branca, como louça sanitária, de 
mesa ou artística, entre outros.
As cerâmicas avançadas, por sua vez, são utilizadas nas mais diversas áreas, 
tais como: 
• bioquímica: em implantes dentários e substituição de ossos;
• eletroeletrônica: em sensores, sonares, supercondutores e capacitores;
• mecânica: em ferramentas de corte, membranas;
• ótica: em fibras óticas, material fluorescente;
• térmica: como substratos;
• nucleares: nos combustíveis.
Os abrasivos, o cimento e a cal também podem ser considerados segmentos do 
setor cerâmico, assim com os corantes, os vidros e as fritas. Estas últimas nada mais 
são do que vidro moído obtido a partir da fusão de uma mistura de várias matérias-
primas e aplicado na superfície do material cerâmico. Após a queima, adquirem 
aspecto vítreo e conferem à peça melhor aparência, impermeabilidade e aumento 
da resistência mecânica.
O grupo dos materiais cerâmicos inclui ainda os refratários, materiais que apresentam 
resistência mecânica, a temperaturas elevadas, a variações bruscas de temperatura 
etc. Em termos de processamento de matérias-primas e custo final, ocupam uma 
posição intermediária entre as cerâmicas tradicionais e as avançadas. São obtidos 
de matérias-primas como sílica, aluminas, mulita, carbeto de silício, grafita, carbono, 
espinélio e outros. São utilizados na fabricação de fornos, churrasqueiras, lareiras e 
também comoisolantes térmicos.
Fonte: http://www.crq4.org.br/quimica_viva__ceramicas_
Materiais compósitos
São combinações de dois ou mãos materiais diferentes, onde um elemento como fibras, 
placas ou partículas chamado elemento de reforço é envolvido por uma matriz composta de 
resina plástica, material metálico ou cerâmico.
cantobelopiscinas.com.br
Um compósito deve exibir combinação das melhores 
características de cada um dos materiais componentes. 
Como exemplo a fibra de vidro tem a resistência do 
vidro e a flexibilidade do polímero.
São representantes deste grupo: fibra de carbono ou 
de vidro e matriz de resina epoxi.
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Materiais eletrônicos
iStock/Getty Images
 
Dentre os materiais eletrônicos, destacam-se os 
Semicondutores que são materiais com propriedades 
intermediarias entre os condutores e os isolantes. 
Suas características são alteradas com a presença de 
pequenas concentrações de outras substâncias.
Os semicondutores são utilizados em função das 
suas características elétricas que viabilizaram os 
circuitos integrados, revolucionando as indústrias de 
produtos eletrônicos.
O semicondutor possui um nível de condutividade entre os extremos de um isolante e um bom 
condutor, pois apresenta ligação química que compartilha elétrons chamada ligação covalente.
Pelo processo de contaminação ou dopagem pode-se diminuir a resistência do material 
semicondutor introduzindo impurezas de maneira uniforme.
O arsênio tende a estabelecer cinco ligações com os átomos vizinhos, enquanto o silício 
estabelece quatro ligações. O resultado é um elétron livre se move pelo cristal – transportadores 
de cargas negativas. Daí, o nome de semicondutor tipo n.
O boro tende a estabelecer três ligações com os átomos vizinhos e, quando ele é introduzido 
no cristal de silício, acaba faltando um elétron. A falta desse elétron cria uma lacuna que se 
comporta como uma carga positiva, e por isso recebe o nome de semicondutor tipo p.
O material bom condutor tem seus elétrons de valência fracamente ligados ao átomo, 
podendo ser facilmente deslocados do mesmo. São exemplos de bons condutores de 
eletricidade: o cobre, o ouro e a prata. As substâncias compostas como a borracha apresentam 
boa resistividade a correntes elétricas sendo considerados bons materiais isolantes.
Biomateriais
São substâncias naturais ou sintéticas toleradas de maneira permanente ou temporária 
pelos tecidos e órgãos que constituem o organismo humano. Os biomateriais são 
empregados em componentes que podem ser introduzidos no corpo humano para 
substituição de partes doentes ou danificadas.
SANTOS, MARINHO e MIGUEL em seu trabalho,
“Polímeros como biomateriais para o tecido cartilaginoso” apresentaram que 
lesões traumáticas, ou degenerativas do tecido cartilaginoso, na maioria das 
vezes, acarretam na perda tecidual com comprometimento funcional e, às 
vezes, estético. Tendo em vista que este tecido apresenta baixa capacidade 
regenerativa, sua reparação é finalizada com formação de tecido conjuntivo 
fibroso. Na tentativa de superar esses problemas, os pesquisadores da área da 
bioengenharia tecidual têm desenvolvido e aperfeiçoado diferentes técnicas 
regenerativas e biomateriais com a finalidade de regenerar este tecido e, desta 
forma, reabilitar os indivíduos acometidos. Assim sendo, os polímeros têm sido 
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Unidade: Ciência dos Materiais
amplamente utilizados, pois apresentam vantagens como biocompatibilidade, 
flexibilidade, processabilidade, biodegradação e baixo custo de fabricação 
em relação aos demais biomateriais. Ainda, podem ser fabricados em 
uma variedade de formatos e formas de apresentação como arcabouços, 
filmes, fibras, blendas, géis, dentre outros. Por isto, estes biomateriais têm 
sido avaliados em diferentes experimentos in vitro e in vivo e demonstrado 
resultados promissores para a aplicação clínica. Neste contexto, o presente 
trabalho teve como objetivo apresentar os principais resultados das pesquisas 
com a utilização dos polímeros como biomateriais para a regeneração do 
tecido cartilaginoso.
Considerações finais
Para finalizar, vale a pena ressaltar que existe uma competição, alternância na utilização dos 
materiais, e que este é um processo que existe desde o princípio, quando o homem iniciou a 
produção de bens e utensílios para facilitar sua sobrevivência.
A substituição de materiais pode acontecer, por exemplo, pela procura de atendimento a 
novos requisitos técnicos e diminuição de custo.
Exemplos clássicos de substituição são: a troca do ferro fundido pelo alumínio e dos metais 
por plásticos nos automóveis e a troca dos metais por compósitos mais leves em aviões.
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Material Complementar
Para complementar os conhecimentos adquiridos nesta unidade, consulte os livros abaixo, 
disponíveis em Minha Biblioteca:
Livros:
Marcelo, GAUTO; ROSA, Gilber. Química Industrial. Porto Alegre: Bookman, 2013. 
VitalBook file.
Lambert, ORÉFICE; Rodrigo, PEREIRA, Marivalda de Magalhães; MANSUR, Herman 
Sander. Biomateriais. Fundamentos & Aplicações. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 
2012. VitalBook file.
CHANG, Raymond. Química Geral. Porto Alegre: ArtMed, 2010. VitalBook file.
Leia-os para enriquecer sua compreensão sobre o assunto tratado nesta unidade.
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Unidade: Ciência dos Materiais
Referências
CHIAVERINI, Vicente. Tecnologia Mecânica. 2. ed. São Paulo: Ed. McGraw-Hill, 1986.
CHIAVERINI, Vicente. Aços e ferros fundidos. 7. ed. São Paulo: Associação Brasileira dos 
Metais, 1996.
CALLISTER Jr, William; RETHWISCH, David G. Ciência e Engenharia de Materiais: Uma 
Introdução. 8. ed. São Paulo: Ed. LTC, 2012.
NAVARRO, R. F. A Evolução dos Materiais. Parte1: da Pré-história ao Início da Era Moderna. 
Revista Eletrônica de Materiais e Processos, v.1, 1 (2006) 01-11 ISSN 1809-8797.
SANTOS, George G. dos; MARINHO, Sônia Maria O. C., MIGUEL, Fúlvio B. Polímeros como 
biomateriais para o tecido cartilaginoso. Polymers as biomaterials for cartilaginous tissue. Rev. 
Ciênc. Méd. Biol., Salvador, v.12, n.3, p.367-373, set./dez. 2013.
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Anotações