Novos materiais - química

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UNIVERSIDADE SÃO JUDAS TADEUS
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NOVOS MATERIAIS
Biomateriais, semicondutores, supercondutores, nanomateriais, nanotubos
2019
São Paulo
SUMÁRIO
NOVOS MATERIAIS	3
Aplicação da engenharia em novos materiais	3
BIOMATERIAIS	4
Exemplos	4
Biomateriais aplicados na engenharia	4
A biotecnologia	5
SEMICONDUTOR	5
Tipos de Semicondutores	5
Materiais Semicondutores	5
Semicondutores na Engenharia da computação	6
Diodos	6
Transistor	6
SUPERCONDUTORES	7
Tipos	7
Computação e supercondutores	7
NANOMATERIAIS	7
Nanomateriais na Engenharia de Computação	8
NANOTUBO	8
Nanotubos na Computação	8
Referência bibliografia	8
NOVOS MATERIAIS 
Podemos se dizer da nova era dos novos materiais. 
Com o aumento de novas tecnologias acabou se iniciando uma grande analise para se fazer um início de desenvolvimento de novos materiais. Com os novos materiais podemos fazer novos equipamento que nos ajudam com maior facilidade e rapidez, assim pode aplicar em novas áreas e fazer mais descobertas com novas/ mais característica e analises mais específicos, logo acabou se surgindo vidros e plásticos mais resistentes, ferros e aços que são mais fáceis de se moldar. 
Apesar do nome, não chamamos assim somente os “materiais novos”, aqueles que não conhecíamos antes mas passamos a conhecer recentemente. Entram nessa categoria também os materiais antigos, tradicionais, mas que agora são produzidos com um conhecimento tecnológico muito maior.
Como temos necessidades diárias tanto de empresas quando de industrias, acabasse tendo uma obrigação de melhoramento de processos industriais e produtos com melhor qualidades, durabilidade, preços, funções e estruturas. Tendo tanta estrutura para isso, devemos ter uma sustentabilidade ambiental que examina o produto de forma que deve se ter uma diminuição de recursos e minimizar a agressão do ambiente. Novos materiais tende a serem menores e terem uma maior facilidade de acesso. 
Aplicação da engenharia em novos materiais
Avanços na eletrônica e na fotônica estão mudando a forma como vivemos e trabalhamos e a maneira como interagimos.
Os materiais mais críticos relacionados a processamento de informação e hardware de armazenagem são os materiais semicondutores usados para desempenhar as funções lógicas e de memória de alta velocidade e também os materiais magnéticos e ópticos utilizados para transmissão e comunicação de informação a longo prazo e baixo custo de armazenamento. Assim, avanços nas tecnologias de informação estão relacionados a avanços em materiais semicondutores, fônicos, magnéticos, fibras ópticas, isolantes, supercondutores, condutores, barreiras térmicas e empacotamento e em sua integração, interação, manufatura e miniaturização.
BIOMATERIAIS
Biomateriais são materiais que podem ser implantados para substituir ou reparar tecidos em falta. Podem ser de origem natural ou sintetizados em laboratório e são capazes de interagir com o corpo humano.
Os biomateriais, tais como substitutos ósseos e membranas de colágeno, são usados regularmente em odontologia regenerativa e também para a regeneração óssea e cartilaginosa em ortopedia.
Exemplos 
Os compostos utilizados para a produção dos biomateriais incluem polímeros naturais ou sintéticos (como os hidrogéis), cerâmicas e metais (como aços inoxidáveis e ligas de titânio ou cobalto). Podem ser citados como exemplos de biomateriais dispositivos biomédicos (como biossensores, tubos de circulação sanguínea, sistemas de hemodiálise), materiais implantáveis (como suturas, placas, substitutos ósseos, tendões, telas ou malhas, válvulas cardíacas, lentes, dentes), dispositivos para a liberação de medicamentos (na forma de implantes subdérmicos e partículas), órgãos artificiais (como coração, rim, fígado, pâncreas, pulmões, pele) e curativos, dentre muitos outros.
Biomateriais aplicados na engenharia 
O universo dos eletroeletrônicos, da comunicação, dos dados e entretenimento não teriam nos dias de hoje, tantos avanços em tecnologia sem as inovações do plástico.
O universo dos eletroeletrônicos, da informática, da comunicação, da transmissão de dados e do entretenimento não teria chegado aos dias de hoje com tantos avanços em tecnologia sem as inovações do plástico. Graças à versatilidade dos plásticos, foi possível desenvolver tecnologias cada vez mais avançadas, com menos peso e consumo de energia. Hoje, temos eletrônicos mais eficientes, acessíveis e fáceis de serem reciclados.
A eletricidade é essencial para o padrão de vida moderno, mas também é potencialmente letal se não receber isolamento adequado.
A biotecnologia 
A biotecnologia é a tecnologia que manipula DNA e organismos vivos para a criação de novos organismos. O núcleo de Ciências e Tecnologia, do Governo Federal, define a biotecnologia como:
“A biotecnologia é uma técnica utilizada desde o ano 1800 a.C. na produção de alimentos e bebidas por meio da fermentação. Pão, queijo, cerveja e vinho são alguns dos produtos. A palavra “biotecnologia” surgiu no século XX, quando o cientista Herbert Boyer introduziu o gene responsável pela fabricação da insulina humana em uma bactéria, para que ela passasse a produzir a substância. A partir de então teve início a biotecnologia moderna. ”
SEMICONDUTOR 
Semicondutor é uma substância ou composto químico normalmente solido, que dependendo das condições ao ele é submetido varia sua condutibilidade elétrica. A sua condutividade pode variar com a corrente ou voltagem aplicada a um pino de controle, ou ainda externamente por radiação infravermelho (IR), Luz Visível, ultravioleta (UV) ou raio-X.
As características do semicondutor dependem de sua composição química, a adição de elementos ou a presença de impurezas.
Tipos de Semicondutores
I. Tipo N é uma variante que transporta corrente elétrica através de carga negativa e de forma similar a maneira de que a corrente elétrica é conduzida em um condutor metálico.
II. Tipo P é uma variante em que a corrente elétrica é conduzida na forma de cargas positivas, pela ausência de elétrons chamada de lacunas pela adição de átomos trivalentes (como Índio).
Materiais Semicondutores
· Antimônio
· Arsênico
· Boro
· Carbono
· Germânio
· Selênio
· Silício
· Enxofre
· Telúrio
Na indústria normalmente o Silício e o Semicondutores, mas utilizado sendo a base da maioria dos circuitos integrados (ICs – Integrated Circuits), os compostos semicondutores, mas utilizados são gálio, antimoneto de Índio e óxidos das maiorias dos metais.
Semicondutores na Engenharia da computação
Os semicondutores são amplamente utilizados na computação na construção de processadores e chips que são compostos por milhares de transistores conectados em forma de portas logicas que processam, armazenam e traduzem informações em binário para o mundo real.
Diodos
Um diodo é um componente eletrônico que permite a um fluxo de elétrons apenas em um sentido, esse dispositivo consiste de uma junção P-N, eles são comumente utilizados na conversão de corrente alternada (AC) em corrente continua (DC), estão presentes em praticamente todos os dispositivos eletroeletrônicos principalmente nas fontes de alimentação.
Transistor
Um transistor é um dispositivo feito a partir de uma peça solida de material semicondutor e é utilizado para amplificar um sinal elétrico ou chavear um sinal de maior potência com um de menor potência. Um trânsito pode ser ativado apenas por uma direção e pode conduzir uma quantidade variável de corrente.
SUPERCONDUTORES
Um supercondutor é um material com a capacidade de conduzir eletricidade traves de seus átomos sem impor resistência. Isso significa não a perda de energia de nenhuma forma, seja por calor, som ou outra. Porem para um material se tornar supercondutor ele deve atingir uma temperatura crítica, infelizmente para a maioria dos materiais essa temperatura é criogênica, ou seja, deve estar em estado de energia extremamente baixo.
Tipos
I. Um supercondutor Tipo I consiste em um material condutor comumsubmetido a temperaturas extremamente baixas ente 0,000325ºK e 7,8ºK, que só podem ser alcançadas em condições muito especificas em laboratório, alguns materiais ainda exigem a presença de quantidades incríveis de pressão para apresentarem a supercondutividade.
II. Um supercondutor Tipo II consiste em um composto metálico como cobre e chumbo que quando atingem temperaturas muito mais altas se comparados a um material de tipo I, cerca de 135ºK. A causa dessa diferença na temperatura crítica não é completamente entendia pela ciência atual.
Computação e supercondutores
Chips de computadores com circuitos supercondutores: Um chip que presente características de zero resistência a corrente o tornaria de 50 a 100 vezes mais eficiente do que um construído com a tecnologia atual, em laboratório cientistas já conseguiram produzir chips com velocidades impossíveis de alcançar com a tecnologia atual porem a necessidade de permanecessem a baixíssimas temperaturas ainda impossibilita a introdução no mercado seja ele consumidor ou empresarial.
As pesquisas atuais na área de supercondutores estão ligadas a produção de um material ou composto que apresente estas características a temperaturas mais elevadas
NANOMATERIAIS
Dentre muitas variáveis, como o peso, a composição, o formato e outras, os nanomateriais podem ser classificados como materiais ou substancias químicas que possuem tamanho aproximado entre 1 e 100 nanômetros, que são medidas apresentadas em regulamentos das mais diversas áreas que envolvem os nanomateriais.
Nanomateriais na Engenharia de Computação
No geral, a nanotecnologia na computação pode ser observada em diversas áreas, incluindo, mas não se limitando a circuitos integrados, nanotubos, SSD (Solid State Drive), memória ram, celular de memórias por meio de transistores verticais, nanofios dentro da memória, entre outros...
A cada dia que passa, pesquisas e mais pesquisas são feitas procurando por melhores formas de utilizar os nanomateriais (ou nanotecnologia) nos computadores, de forma que sua produção fique mais barata e transportável, tanto ao produtor, quanto ao consumidor. Algo desta natureza pode ser considerado um desafio, pois já chegamos a marca de fazer uma estrutura menor de 10 nanômetros, e mesmo assim, pesquisas indicam que segundo a Lei de Moore, a indústria deveria estar produzindo estruturas de aproximadamente 5 nanômetros até o final desta década.
NANOTUBO
Um nanotubo é uma estrutura de escala nanométrica num formato de um tubo, usualmente feito de carbono ou silício e primariamente utilizado no conceito de nanotecnologia, ou seja, toda tecnologia que é tão pequena que podemos chamar de “tecnologia invisível”; trata-se da manipulação da matéria em escalas nanométricas.
Nanotubos na Computação
 Na computação, os nanotubos podem ser utilizados em diversos setores devido à sua versatilidade. Podem incluir, mas não se limitam a: transistores (evidências apontam nanotubos de carbono são um a opção de maior e mais rápida energia), processadores (que são nada mais nada menos que um grande conjunto de transistores), entre outros. Por esses motivos, os nanotubos podem revolucionar os computadores que conhecemos hoje em dia; trata-se de energia eficiente.
Referência bibliografia
HAHN, Sookap. Os papéis da ciência dos materiais e da engenharia para uma sociedade sustentável. Estud. av.,  São Paulo ,  v. 8, n. 20, p. 36-42,  Apr.  1994 .   Available from <http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-40141994000100010&lng=en&nrm=iso>. access on  16  Oct.  2019.  http://dx.doi.org/10.1590/S0103-40141994000100010.
ARAÚJO,M. Desenvolvimento de novos materiais e novos produtos na indústria automobilística. 12f. Mestre em Engenharia de Produção na COPPE/UFRJ, Cidade Universitária, Ilha do Fundão, Rio de Janeiro, RJ Disponível em: http://www.abepro.org.br/biblioteca/ENEGEP1999_A0164.
2.  Ratner, B. D. Em Biomaterials Science - An Introduction to Materials in Medicine; Ratner, B. D.; Hoffman, A. S.; Schoen, F. J.; Lemons, J. E., eds; Elsevier: Oxford, 2013, cap. History of Biomaterials. 
PIRES, Ana Luiza R.; BIERHALZ, Andréa C. K.; MORAES, Ângela M.. BIOMATERIAIS: TIPOS, APLICAÇÕES E MERCADO. Quím. Nova,  São Paulo ,  v. 38, n. 7, p. 957-971,  Aug.  2015 .   Available from <http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-40422015000700957&lng=en&nrm=iso>. access on  16  Oct.  2019.  
http://www.electronicsandyou.com/blog/semiconductor.html
https://whatis.techtarget.com/definition/semiconductor
https://pt.slideshare.net/samyyhchocolatinho/semicondutores-do-tipo-p-e-tipo-n
https://home.cern/science/engineering/superconductivity
http://news.mit.edu/2014/cheaper-superconducting-computer-chips-1017
https://ethw.org/Superconductors
https://www.nature.com/articles/s41565-019-0412-3
https://www.understandingnano.com/nanotechnology-computer-memory.html
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