Centro Universitário Metodista Izabela Hendrix Ciência e Tecnologia dos Materiais Prof

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Centro Universitário Metodista Izabela Hendrix Ciência e Tecnologia dos Materiais 
1)O que são materiais? Liste oito materiais para engenharia comumente encontrados. 
Desde o inicio da civilização, os materiais e a energia são usados com o objetivo de melhorar o nível de vida do ser humano. o avanço das civilizações dependeu do aperfeiçoamento dos materiais com que trabalhar
· Madeira
· Cimento
· Pedra 
· Aço
· Plástico
· Vidro
· Borracha
· Papel.
2)Quais são as categorias principais dos materiais para engenharia? 
Três categorias básicas principais: materiais metálicos, materiais poliméricos e materiais cerâmicos. Temos também duas categorias segundo o processamento e a aplicação, a dos materiais compósitos e a dos materiais eletrônicos.
Além desses, existem outros três grupos que são cada vez mais importantes na área da Engenharia: Compósitos; Semicondutores; e Biomateriais.
3)Como podem ser alteradas as propriedades dos materiais? 
O emprego das matérias na forma de produtos acaba envolvendo, geralmente, etapas de processamento onde algumas de suas características podem ser significativamente alteradas, resultando na modificação das estruturas internas do material. A modificação da forma geométrica. Por exemplo: A modificação geométrica de um material metálico, ou seja, a conformação plástica do mesmo acarreta em alterações no estado de tensão da estrutura atômica.
4)Como se caracterizam os materiais metálicos?
Possuem grandes elétrons livres, não ligados a qualquer átomo em particular, constituindo-se na denominada ligação metálica, que se configura numa “nuvem” eletrônica com o compartilhamento dos elétrons entre átomos vizinhos.
Existem dois grupos de destaque: metais ferrosos e metais não ferroso. 
Metais ferrosos: Trata-se de uma liga de ferro em mistura química com elementos à base de carbono e silício podendo apresentar outros elementos em sua composição, tais como fósforo, manganês, enxofre etc.
 
5)Como se caracterizam os materiais cerâmicos?
A característica comum a estes materiais é serem constituídos de elementos metálicos e elementos não metálicos, ligados por ligações de caráter misto, iônico-covalente. 
Cerâmicos são materiais inorgânicos (substâncias formadas por átomos ou moléculas de pelo menos dois elementos diferentes, e que não contenha em sua estrutura átomos de carbono formando cadeias e ligados ao hidrogênio) e não metálicos que geralmente são obtidos através de tratamentos térmicos em temperaturas elevadas.
Em resumo as cerâmicas são rígidas, resistentes, frágeis e inertes.
Cerâmica tradicional: presente desde a antiguidade apresenta-se como a cerâmica do cotidiano. Louça, azulejos, produtos de argila e refratários se encaixam nessa classificação.
Abrasivos. As esferas cerâmicas abrasivas são fabricadas a partir de óxidos minerais por electrofusão, apresentando dureza elevada alta resistência ao impacto.
Cerâmica avançada: presente principalmente em aplicações elétricas, eletrônicas, ópticas e magnéticas. Muito diferente da cerâmica tradicional, apresentam propriedades específicas para cada aplicação. Exemplos: óculos, sensores, capacitores e biocerâmicas utilizadas em implantes dentários.
6)Como se caracterizam os materiais poliméricos? 
Os polímeros se constituem em moléculas de cadeia longa com grupos repetitivos que apresentam ligações covalentes, geralmente muito fortes.
 • Os polímeros são macromoléculas constituídas por unidades menores, os monômeros. Os monômeros ligam-se entre si através de ligações covalentes. 
• O termo polímero deriva do grego, poli "muitas" e meros "partes". 
• Os meros são as unidades que se repetem em um polímero. O monômero é a molécula constituída por um único mero e o polímero é constituído por vários meros. Os principais elementos desta cadeia são C, H, O, N, F e outros elementos não metálicos. 
As cadeias se unem entre si por ligações secundárias relativamente fracas, resultando em deslizamento entre si quando são aplicadas forças externas, conferindo-lhes resistências mecânicas baixas. Os polímeros apresentam como vantagens baixo custo, baixa densidade, facilidade de conformação em formas complexas. Em contrapartida, a sua resistência mecânica é relativamente baixa, são de difícil reparação e, em geral, possuem baixa resistência aos raios UV.
Em resumo as os polímeros possuem baixa rigidez, densidade, resistência, inércia e temperatura de fusão. 
E possuem classificações tais como: Polímeros Naturais, Polímeros Sintéticos. Seus componentes mecânicos podem ser: Elastômeros ou Borrachas, Plásticos, Fibras e Polímeros Biodegradáveis.
7)Como se caracterizam os biomateriais? 
Os biomateriais são empregados em implantes no corpo humano para substituição de partes danificadas, principalmente ossos. Não podem produzir substâncias tóxicas e devem ser compatíveis com os tecidos do corpo, ou seja, não causar rejeição. Os materiais empregados são metais, cerâmicas, polímeros, compósitos e semicondutores que servem para fabricar próteses, que são dispositivos implantados no corpo para suprir a falta de um órgão ausente ou para restaurar uma função comprometida, como articulações de bacias fraturadas.
8)Quais são algumas das propriedades importantes de cada uma das categorias de materiais para engenharia, metais, cerâmicas e polímeros?
Metais: Possuem elétrons livres em suas ligações metálicas, o que permite um trânsito rápido de temperatura e calor. São por este motivo que os metais são bons condutores de calor e temperatura.
 Cerâmicas: Resistência à flexão, isolamento elétrico e térmico, dureza, resistência à corrosão, resistência à temperatura, entre outros.
 Polímeros: Para que um polímero seja termoplástico é necessário que não seja reticulado, ou seja, as cadeias poliméricas encontram-se separadas. Ao serem aquecidas, as cadeias poliméricas, que não são interligadas entre si, podem deslizar uma sobre as outras e, por isso, um termoplástico sólido pode ser derretido.
9)A que se refere a estrutura dos materiais? 
A estrutura do material tem uma profunda influência em muitas de suas propriedades, mesmo que a sua composição química não seja alterada. Por exemplo, um fio de cobre puro quando flexionado repetidamente fica mais duro e mais frágil, e sua resistividade elétrica também aumenta; como a composição química do fio não foi modificada, as mudanças em suas propriedades são devidas às modificações em sua estrutura interna.
10) Defina materiais compósitos e dê cinco exemplos de um material dessa categoria. 
As fases de um compósito, ou seja, os materiais que o constituem podem ser identificados por material tipo matriz e material tipo reforço. A material matriz é aquele responsável por conferir a estrutura do compósito, enquanto o material reforço é responsável por realçar alguma de suas propriedades desejadas. Dessa forma, a matriz preenche os espaços vazios que se estabelecem entre os materiais reforços, enquanto esse material reforço irá garantir as propriedades químicas e físicas do compósito.
Exemplos: 
Materiais de matriz para compósitos : metais, polímeros e as cerâmicas
Materiais de reforço para compósitos: As fibras (de vidro, carbono, orgânicas, de carbero ou silício, entre outras), madeira, grafite e alguns minerais.
11) A) O que são nanomateriais?
É uma ciência, engenharia e tecnologia traduzida a uma nanoescala (cerca de 1 a 100 nanômetros); pode referir-se e a tecnologias, materiais, partículas, objetos. Podem ser metálicos, poliméricos, cerâmicos, eletrônicos ou compósitos.
 B) Quais são algumas das grandes vantagens de se usar nanomateriais em vez de materiais análogos convencionais? 
Tratam o desenvolvimento de novas ferramentas q tornaram possíveis a observação e a caracterização destes materiais e de novos métodos de processamento e síntese de materiais nanoestruturados que permitiram aos pesquisadores produzi -lós mais 
Facilmente e com mais eficiência. 
12) Faça uma lista dos componentes principais do seu computador (oito componentes).Para cada um, determine a classe de materiais utilizados em sua estrutura (identifique materiais específicos, se possível). 
· Teclado: termosplasico polipropileno.
· HD : substrato normalmente feito de alumínio.
· Mouse com esfera: a esfera e composto por material metálico.
· Placa mãe: exige múltiplas fibras de vidro e resinas epóxi (plástico).
· Tela de LED: Vidro polarizado que revestidos com cristais.
· Processador: materiais eletrônicos.
· Gabinete: normalmente fabricado com metais de alta resistência mecânica. Monitor: utilizado em sua estrutura sulfato de zinco,prata,cloro, alumínio e cobre.
· 
13) Uma dada aplicação requer um material que deve ser bastante duro e resistente à corrosão, às condições ambientes de temperatura e pressão. Além disso, seria vantajoso, mas não absolutamente necessário, se o material escolhido também fosse resistente ao impacto. 
(a) Se você considerar somente os requisitos principais, quais classes de materiais você examinaria para esta aplicação? 
Materiais Cerâmicos
(b) Por outro lado, se considerar tanto os requisitos principais como os secundários, quais classes de materiais você examinaria? 
Materiais metálicos pelas superligas. Materiais compósitos.
14) Quais fatores podem levar a uma previsão incorreta da utilização de materiais na construção civil? 
Falta de conhecimento topográfico do terreno, especificação incorreta ou incompleta quanto ao material, entre outras.
15) Quais são as diferenças entre resíduo inerte e resíduo não inerte? 
A periculosidade de um resíduo é classificada em função de suas propriedades físicas, químicas ou infectocontagiosas, podendo apresentar risco à saúde pública e ao meio ambiente, se manuseado ou destinado de forma inadequada.
. Resíduos Não-inertes: são os resíduos que não apresentam periculosidade, porém não são inertes; podem ter propriedades tais como: combustibilidade, biodegradabilidade ou solubilidade em água. São basicamente os resíduos com as características do lixo doméstico.
Resíduos Inertes: são aqueles que, ao serem submetidos aos testes de solubilização (NBR-10.007 da ABNT), não têm nenhum de seus constituintes solubilizados em concentrações superiores aos padrões de potabilidade da água. Isto significa que a água permanecerá potável quando em contato com o resíduo. Muitos destes resíduos são recicláveis. Estes resíduos não se degradam ou não se decompõem quando dispostos no solo (se degradam muito lentamente). Estão nesta classificação, por exemplo, os entulhos de demolição, pedras e areias retirados de escavações.
16) Em que consiste os materiais inteligentes? 
Materiais que, equipados com sensor e de controles, “se comportam” como 
sistemas biológicos. Ou seja, são materiais cuja constituição química lhes 
permite responder a um determinado estímulo de forma reprodutível e 
específica.
17) Dê 3 (três) exemplos de materiais que foram substituídos por outros em determinadas aplicações na área de construção civil. Explique as razões de cada uma delas. 
· Ferros e aços estão sendo substituídos por plástico (PVC), pois são mais leves e resistentes, capazes de durar por décadas, bons isolantes térmicos, Resistência à corrosão.
· As lajes maciças eram muito usadas na construção civil em obras residenciais, hoje elas foram substituída pela laje pré fabricadas o que se tornou mais prática devido a facilidade de montagem, custo benefício e também ajuda a reduzir a carga para estrutura pelo fato de ser bem mais leve.
· Paredes de alvenaria em prédios, hoje estão perdendo espaço para as paredes de concreto, que se tornou um sistema construtivo bem prático para a construção civil pelo fato de ser mais rápido e mais resistente.
· Estrutura convencional está perdendo espaço para as estruturas pré-moldadas, quando se trata de obras de grande porte, as pré-moldadas ajuda na aceleração da obra pelo fato de já chegar pronta e apenas ser montadas in loco.
18) Atualmente, diversos componentes de motores de combustão interna são confeccionados a partir de materiais cerâmicos. Qual é a principal vantagem do emprego destes materiais, nesses casos?
As peças vão precisas de menos lubrificação, dura mais e ser mais leves que as similares de ferro e alumínio. São mais resistentes a altas temperaturas que as feitas de metal, são mais estáveis e não se deformam nem dilatam quando em condições críticas de uso. O calor se dissipa melhor nas peças cerâmicas que nas peças metálicas.