Trabalho sobre Ceramica

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1.Objetivos
1. Contexto histórico da origem e do uso da cerâmica no Brasil e no mundo;
2. Analisar a influencia da cerâmica no setor de indústrias e de pesquisas;
3. Chegar a uma compreensão conceitual de cerâmica, propriedades e microestrutura;
4. Possibilitar uma visão ampla da aplicação dos produtos cerâmicos;
5. Discutir o avanço ocorrido nessa área com a realização de estudos relacionados á cerâmica avançada.
2.Histórico
A palavra cerâmica é derivada do grego keramikos, que significa “de argila”. O aparecimento dos primeiros utensílios cerâmicos ocorreu a partir do período Pré- Neolítico, nos anos 25000 a.C., quando se percebeu que o barro, quando deixado sob o sol escaldante, endurecia. Os primeiros objetos cerâmicos tinham a utilidade de armazenar água e alimentos, o que antes era feito usando-se cascas de árvores e crânios de pessoas ou animais. No entanto, pode-se dizer que a cerâmica feita de maneira mais sistemática veio no Neolítico, quando o homem passou a ser agricultor, pastor e ceramista.
Existem indícios de atividade cerâmica em quase todos os povos da Antiguidade. Os gregos, por muitos séculos, produziram as melhores peças de cerâmica do mundo Mediterrâneo, como, por exemplo, o céramo ou keramos, um vaso de barro cozido usado para servir à mesa. Na Grécia, em Roma e em outras regiões, a produção de cerâmica era vendida nas feiras, e havia uma exportação contínua de ânforas fenícias para todo o Mediterrâneo, em virtude da sua forma artística e da sua utilidade para servir água, vinho e azeite.
3.Definição 
Conceitualmente, pode-se definir a cerâmica como qualquer material não-metálico, inorgânico, cuja estrutura, após a queima em altas temperaturas, apresenta-se inteira ou parcialmente cristalizada, ou seja, depois que o material é queimado no forno, os átomos da sua estrutura ficam arrumados de forma simétrica e repetida de tal forma que parecem pequenos cristais, uns juntos dos outros. Essa característica da estrutura, ou seja, a cristalização, confere ao material cerâmico propriedades físicas como a refratariedade, a condutividade térmica, a resistência ao choque térmico,a resistência ao ataque de produtos químicos, a resistência á tração e á compressão e a dureza, que é muito importante para na Mecânica. Isso permite que os produtos de cerâmica sejam usados tanto para a louça doméstica quanto para a construção civil, como material refratário de altos fornos e ferramentas de corte em máquinas-ferramentas.
Estrutura Cristalina de um material cerâmico.
4.Características Gerais
· Materiais cerâmicos são geralmente uma combinação de elementos metálicos e não-metálicos (formam óxidos, nitretos e carbetos);
· Geralmente a ligação predominante é iônica;
· Geralmente são isolantes de calor e eletricidade;
· São mais resistêntes à altas temperaturas (devido ao elvado PF) e à ambientes severos que metais e polímeros;
· Com relação às propriedades mecânicas as cerâmicas são duras, porém frágeis;
· Em geral são leves.
5.A Ligação Iônica e as Estruturas Cristalinas das Cerâmicas
· Forma-se com átomos de diferentes eletronegatividades (uma alta e outro baixa) 
· Os elétrons de valência são “transferidos” entre átomos produzindo íons 
· A ligação iônica não é direcional, a atração é mútua 
· A ligação é forte, por isso o PF dos materiais com esse tipo de ligação é geralmente alto
6.Microestrutura
A extrema fragilidade e dureza dos cerâmicos vem da natureza das suas ligações atómicas iônicas ou covalentes.
As estruturas cristalinas, quando presentes,são extremamente complexas. 
Exemplo: O óxido de Silício (SiO2) pode ter três formas cristalinas distintas: quartzo, cristobalite e tridimite. 
7.Propriedades dos Materiais Cerâmicos
Em geral, os materiais cerâmicos apresentam as seguintes características:
· Refratariedade;
· Condutividade térmica
· Resistência ao choque térmico;
· Resistência ao ataque de produtos químicos;
· Resistência á tração e á compressão;
· Dureza (e consequentemente fragilidade).
As propriedades dos materiais cerâmicos dependem da quantidade e do arranjo de três fases: cristalina, vítrea e porosa.
8.Fase Cristalina
A fase cristalina, pode ser uma ou mais de uma, é o modo como os átomos, moléculas e íons se organizam dentro de um material de maneira fixa, regular e repetitiva.Ela é responsável pela estabilidade e pela densidade do material e está presente nos minerais naturais.Nos produtos cerâmicos, as reações ocorridas durante a queima destroem as estruturas cristalinas naturais e reagrupam essas estruturas, formando novas, que são responsáveis pelo desempenho do produto.
9.Fase Vítrea
A fase vítrea dá características e propriedades ao corpo cerâmico.Ela funciona mais ou menos como o cimento na construção civil: age como ligante das fases cristalinas sólidas, da mesma forma como o cimento une as pedras no concreto.Ela confere resistência mecânica á peça quando em temperatura ambiente.Promove também a translucidez (no caso da porcelana ).e,finalmente aumenta a tendência á deformação quando o produto é exposto a altas temperaturas .Isso é extremamente indesejável os produtos refratários,ou seja, aqueles que precisam resistir a altas temperaturas, porque a fase vítrea se torna fluida abaixo de 1000 ºC causando deformação no produto.Nas cerâmicas avançadas para ferramentas de corte, as fases vítreas causam a diminuição da dureza, que é uma propriedade fundamental para essa aplicação.
10.Fase Porosa
A fase porosa é o espaço vazio entre os grãos sólidos, ou dentro dos grãos sólidos, que formam o material cerâmico.Essa fase pode ser aberta ou fechada.Ela é aberta quando deixa um caminho aberto até a superfície e permite a absorção de água,gases etc.Ela é fechada quando está fechada dentro de um grão ou cercada de grãos por todo os lados.O ar fica preso lá dentro e impede a passagem do calor.Isso torna o material cerâmico um isolante térmico.
11.Processos de Fabricação
1- Exploração da jazida:
· Viabilidade técnica/econômica/ambiental;
2- Tratamento da matéria-prima:
· Purificação e trituração;
3- Regularização da matéria-prima:
· Umidificação e homogeneização;
4-Moldagem:
· Material é moído para reduzir o tamanho dos grãos. Isso dá ao material a aparência de um pó bem fino. 
· Para a fabricação de produtos refratários, os grãos são mais grossos.
5- Secagem:
· Retirada da umidade;
· Controlada, para evitar retração;
6- Queima: 
· Mudança na estrutura;
· Vitrificação.
Moldagem de um bloco cerâmico
 Material cerâmico indo ao forno
12.Produtos Cerâmicos para Construção Civil
1- Produtos de argila:
· Blocos cerâmicos:
· Maciços (tijolos);Vazados (vedação ou estruturais); 
· Telhas;
· Tubos cerâmicos;
· Elementos vazados.
2- Produtos de grês (porcelamico) ou de louça: 
· Pisos cerâmicos, Azulejos, Porcelanatos e Pastilhas;
· Louça sanitária; Material refratário.
Blocos cerâmicos maciços (tijolos)
Blocos cerâmicos vazados 
(vedação ou estruturais)
Telhas cerâmicas
Elementos vazados:
 Elementos não estruturais, para ventilação e iluminação.
Tubos cerâmicos
 
Canalização de águas pluviais e esgoto
Produtos de grês (porcelamico) e louça:
· Peças decorativas (especiais): molduras (listelos) e mosaicos (tozetos);
Cerâmica para revestimento
 
Revestimento externo para fachada 
 Revestimento interno para pisos/paredes 
Louça sanitária
VASOS SANITÁRIOS JÁ ESMALTADOS ENTRANDO NO FORNO SOBRE VAGONETES, PARA A SEGUNDA QUEIMA.
13.Tijolos Refratários
· Blocos maciços;
· Suportam altas temperaturas, abrasão e ação química;
· Para o assentamento: argamassas especiais (geralmente com cimento aluminoso –resiste à altas temperaturas);
14.Cerâmica Super-Elástica
Pesquisadores do National Institute for Materials Science, em Tsukuba, no Japão, anunciaram a descoberta de uma cerâmica super-plástica, capaz de manter a nova forma após esticada até dez vezes seu tamanho original. O novo material pode ser manipulado até mil vezes mais rapidamente sem se partir.A descoberta abre novas perspectivas para a utilização de técnicas de moldes, tradicionais em metais e polímeros, também para materiais cerâmicos. 
15. Cerâmica Densa em Formatos Complexos
Nova tecnologia permitirá a construção de peças cerâmicas mais duras, mais leves e a custos mais baixos. A técnica utiliza uma reação química entre um metal fundido e a cerâmica porosa para gerar um novo compósito. A técnica preenche os minúsculos poros da cerâmica com mais material cerâmico. A peça resultante é super densa, mas mantém seu formato original.
16. Cerâmica UHT Suporta Ultra-Alta-Temperatura
Pesquisadores dos Laboratórios Sandia (Estados Unidos) conseguiram produzir uma nova cerâmica refratária capaz de suportar duas vezes mais calor do que o material que protege os ônibus espaciais quando estes entram na atmosfera. Chamada de cerâmica de ultra-alta-temperatura, o material suportou temperaturas acima de 2.000º C.
17. Cerâmica Termoelétrica Gera Eletricidade a Partir do Calor
Cientistas do Instituto Nacional de Ciências e Tecnologias Industriais Avançadas do Japão conseguiram construir um módulo capaz de converter calor em energia elétrica. O módulo de conversão termoelétrica é feito totalmente de material cerâmico
18.Cerâmica tem Dureza do Diamante 
Cientistas das Universidades Wisconsin-Madison e Sudeste da Califórnia, ambas nos EstadosUnidos, descobriram uma forma de construção de novos materiais que poderá permitir a criação de substâncias que se aproximem da dureza do diamante, mas mantêm a maleabilidade do metais, facilitando o seu processamento e fabricação em qualquer formato. Ao contrário dos materiais muito duros, quando submetidas a uma pressão, essas cerâmicas tendem a dobrar e não a quebrar. Isto poderá permitir, por exemplo, que elas sejam feitas em moldes precisos, podendo ser utilizadas tanto em blocos de motores, quanto em próteses para o corpo humano.
19. Motor de Cerâmica
No que diz respeito à indústria automobilística, os materiais cerâmicos tem sido alvo de grande interesse. Muito dinheiro tem sido investido no desenvolvimento de componentes de motores feitos de materiais cerâmicos. As vantagens são inegáveis: redução de volume e peso (25% menos pesado que um motor de metal); dispensa refrigeração porque pode trabalhar a temperaturas de até 800º C; apresenta melhor aproveitamento do combustível e maior eficiência do motor em termos de potência; não causa poluição. Porém, uma das desvantagens da cerâmica avançada é a fragilidade. Ao receber um choque, ela não se deforma como um metal. Pelo contrario, rompe – se de forma catastrófica, ou seja, em um acidente de transito o motor se quebraria inteiro.
20.Impactos Ambientais
· O que não pode ser nem reutilizado e nem reciclado, é despejado em lixos urbanos, ou mesmo dispersos no ambiente.
· O manuseio e processamento da argila e de outras matérias-primas da indústria cerâmica levam à formação de pós, que podem ser dispersos no ambiente e causar problemas respiratórios.
· Os compostos gasosos liberados durante a secagem e a queima são derivados principalmente dos compostos presentes nas matérias-primas, porém os combustíveis podem também contribuir para a emissão de poluentes gasosos.
· Quanto aos efluentes líquidos, se lançados sem tratamento prévio em um corpo d’água, poderão acarretar em sérios problemas ao ambiente, devido à alteração das características químicas naturais do corpo d’água, como por exemplo, a contaminação de solos, de aquíferos e de sedimentos no leito dos rios e lagos, cuja consequência é seu assoreamento.
21.Sustentabilidade
· Realização de estudos de caracterização da geologia regional e planejamento da extração da matéria-prima, com o objetivo de evitar a degradação de nascentes e recursos hídricos, bem como áreas de proteção permanente e de proteção ambiental.
· Instalação de sistemas de exaustão para evitar emissão de material particulado para a atmosfera; 
· Reduzir o consumo de energia com motores mais econômicos.
· Reaproveitamento da água, com a colocação de filtros nas industrias.
· Reciclar o máximo possível e evitar disperdícios.
22.Conclusão
Pode-se concluir que de todos os materiais, a cerâmica é aquele que acompanha o homem há mais tempo, mas que ainda hoje é um objeto de grande estudo para os cientistas. Devida a abundância de matérias-primas e disponibilidade de tecnologias práticas embutidas nos equipamentos industriais fizeram com que as indústrias brasileiras evoluíssem rapidamente e vários tipos de produtos cerâmicos atingissem nível de qualidade mundial.
Em suma, a área da cerâmica exige ainda muitos estudos e pesquisas, particularmente em relação á cerâmica avançada, para que se possa ser superadas as dificuldades atuais de processamento e também um melhoramento das propriedades físicas, químicas e mecânicas desse material, o que tornará a cerâmica um dos materiais mais utilizados nas mais diversificadas áreas(indústria, residências,medicina, aeronáutica...).