UVA - AVA2 - Ciência dos Materiais

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Tais Ribeiro de Almeida Coimbra
Engenharia de Produção
Ciência dos Materiais - Avaliação 2
Felipe Tsuruta Lisboa Cruz
Balanças rodoviárias
As balanças de caminhões têm um sistema bastante avançado, pois utilizam um cristal piezoelétrico, que é uma cerâmica com propriedades bem específicas.
Considerando que as balanças rodoviárias são constituídas de uma cerâmica do tipo cristal piezoelétrico para a aferição da massa, construa um relatório com a descrição detalhada sobre o porquê de essa cerâmica ter essa aplicação, demonstrando, na justificativa, a estrutura cristalina da cerâmica.
Descreva pelo menos mais dois exemplos de aplicações desse material.
O texto deve conter entre 15 e 20 linhas.
O texto pode conter figuras, esquemas e gráficos, desde que apresentem referências bibliográficas.
Relatório
O fenômeno piezoelétrico é utilizado amplamente em transdutores e sensores. Esse fenômeno diz respeito a propriedade de alguns materiais que, ao sofrer algum tipo de pressão mecânica, tornam-se polarizado eletricamente. O efeito reverso também é possível. Se houver a ação de algum campo elétrico, o material sofre deformação. 
Esse fato acontece devido à natureza de sua estrutura cristalina: Os materiais cujo sistema de cristalização não apresentam uma simetria central tendem a perder essa simetria quando sofrem alguma pressão mecânica.
Figura 1 - Cristal piezoelétrico
Retirado de https://www.ijtra.com/view/how-to-convert-vibrational-energy-into-electrical-energy.pdf
 
Em repouso o cristal tem carga neutra, pois todos os seus íons estão dispostos de forma uniforme dentro da estrutura cristalina. Ao sofrer a deformação decorrente de uma pressão mecânica as posições dos íons são alteradas, polarizando o cristal.
Além de balanças rodoviárias, os cristais piezoelétricos são usados também em cápsulas fonocaptoras utilizadas em toca-discos de vinil e em “pisos geradores de energia”. O piso é enriquecido com material piezoelétrico e criado para gerar energia em locais de grande movimento e circulação de pessoas e meios de transporte.
Figura 2 - Piso gerador de energia
Retirado de https://.tecmundo.com.br/conceito/9290-conceito-transforma-passos-de-pedestres-em-energia.htm
O PZT (titanato zirconato de chumbo), que é a cerâmica utilizada no piso na maior parte das vezes, é maleável o suficiente para sofrer a pressão e voltar ao tamanho original, no entanto, essa maleabilidade se perde ao longo do seu uso. Dois cientistas brasileiros estudam uma mistura de PZT com polímeros para aumentar a durabilidade do material e diminuir o custo, já que, dessa forma, menos PZT é utilizado. 
Referências:
CRUZ, Felipe Tsuruta Lisboa. Ciência dos Materiais [livro eletrônico]. Rio de Janeiro: UVA, 2019
CERÂMICA piezoelétrica. Wikipedia, 2017. Disponível em: <https://pt.wikipedia.org/wiki/Cápsula_fonocaptora> Acesso em: 09/06/2020
BRAGA, Newton C. Como funcionam os materiais piroelétricos e piezoelétricos (ART632). Instituto NCB.
Disponível:<https://www.newtoncbraga.com.br/index.php/como-funciona/4571-art632> Acesso em: 09/06/2020
CHRISTANTE, Luciana. Unesp tenta criar versão nacional de piso que gera eletricidade. G1, 2010. Disponível em: <http://g1.globo.com/Noticias/Ciencia/0,,MUL1557609-5603,00-UNESP+TENTA+CRIAR+VERSAO+NACIONAL+DE+PISO+QUE+GERA+ELETRICIDADE.html> Acesso em: 09/06/2020