ciencia e propriedade 1

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Normalmente as ligas de alumínio são leves e macias - em termos metálicos - e apresentam uma resistência mecânica baixa. No entanto, a equipe de Zhang descobriu duas técnicas capazes de alterar a microestrutura do alumínio para conferir-lhe maior resistência e ductilidade. O novo alumínio de alta resistência tornou-se possível pela introdução de 'falhas de empilhamento', que são distorções na estrutura do cristal - e essas distorções influenciam fortemente as características mecânicas dos metais e ligas. A rede cristalina de um metal é constituída por sequências repetitivas de camadas atômicas. Se faltar uma camada, diz-se que há uma falha de empilhamento. Além disso, podem ocorrer as chamadas -'fronteiras gêmeas', consistindo em duas camadas de falhas de empilhamento. Embora sejam fáceis de serem produzidas em metais como cobre e prata, essas distorções são difíceis de serem introduzidas no alumínio devido a sua alta 'energia de falha de empilhamento'. A equipe apostou então em um tipo específico de falha de empilhamento, chamada de fase 9R. 'Você precisa introduzir nanofronteiras gêmeas e fases 9R no alumínio nanogranulado para aumentar a força e a ductilidade e melhorar a estabilidade térmica', disse o professor Zhang. Foi exatamente isto o que ele e sua equipe descobriram como fazer - e de duas maneiras diferentes. A primeira técnica consiste na indução de fases 9R no alumínio - simples ou gêmeas - por choque, o que foi feita bombardeando filmes de alumínio ultrafinos com microprojéteis minúsculos de dióxido de silício. Na segunda técnica, a fase 9R e as fronteiras gêmeas foram induzidas no alumínio não por choque, mas pela introdução de átomos de ferro na estrutura do cristal de alumínio através de um processo chamado pulverização magnetrônica, ou pulverização catódica. Esta última abordagem é particularmente promissora porque, como o ferro também pode ser introduzido no alumínio usando outras técnicas, como a fundição, ela poderá ser ampliada do laboratório para aplicações industriais. 'Estes resultados mostram como fabricar ligas de alumínio que são comparáveis, ou mesmo mais resistentes, do que os aços inoxidáveis. Há um grande potencial de impacto comercial nesta descoberta', finalizou Zhang". Sobre o exposto, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
(    ) As falhas de empilhamento, defeitos característicos de estruturas cristalinas de metais como o cobre e a prata, podem ser introduzidos no alumínio, buscando obter incremento na resistência mecânica.
(    ) O alumínio e suas ligas são caracterizados pela alta resistência, porém alta densidade. A pesquisa concluiu que é possível reduzir a densidade do metal, através da introdução de defeitos na estrutura cristalina.
(    ) Como argumento para a possibilidade de aplicação industrial da descoberta, Zhang cita a possibilidade da introdução de átomos de de Fe na estrutura do Al usando processos de fabricação típicos desses metais, como é o caso da fundição.
(    ) As falhas de empilhamento foram produzidas utilizando laser com comprimento de onda na faixa visível, e na sequência introduzindo átomos de silício metálico através de uma técnica análoga à cementação de aços.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
FONTE: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=aluminio-superforte-superar-aco-inoxidavel&id=010170180130#.Xv0ZNShKiUk. Acesso em: 1º jul. 2020.
	 a)
	F - F - F - F.
	 b)
	V - F - F - V.
	 c)
	V - F - V - F.
	 d)
	F - V - F - V.
	2.
	Os materiais metálicos são descritos através de suas estruturas cristalinas, chamadas de células unitárias. Sobre as células unitárias dos materiais metálicos, assinale a alternativa CORRETA:
	 a)
	Podemos calcular, através das características geométricas da célula unitária, a resistência mecânica de um material metálico.
	 b)
	Os materiais metálicos apresentam estrutura cristalina complexa, o que explica a sua elevada resistência mecânica.
	 c)
	Os materiais metálicos, em sua maioria, apresentam estruturas cristalinas cúbicas, como CFC e CCC, de elevada simetria.
	 d)
	Os materiais metálicos não apresentam cristalinidade. Por esse motivo as suas estruturas cristalinas são relativamente complexas.
	3.
	Os materiais cerâmicos podem ser utilizados em várias aplicações em que suas propriedades específicas são interessantes. Sobre essas propriedades, assinale a alternativa CORRETA:
	 a)
	As ligações químicas das cerâmicas oxidas são do tipo iônica e de elevada energia de ligação, resultando na elevada temperatura de fusão desses materiais.
	 b)
	Os átomos da camada de valência dos materiais cerâmicos são livres, resultando em elevada condutividade elétrica desses materiais.
	 c)
	Os materiais cerâmicos apresentam baixa temperatura de fusão. Por esse motivo, estes são geralmente obtidos pelo processo de fundição.
	 d)
	As ligações químicas das cerâmicas oxidas são do tipo ponte de hidrogênio, fazendo com que as moléculas tenham elevada mobilidade.
	4.
	Os materiais cristalinos são caracterizados por uma estrutura ordenada de átomos e com longo alcance. A menor célula ou arranjo de átomos que descreve a estrutura cristalina é chamada de célula unitária. Muitos metais apresentam células unitárias cúbicas. Com relação às estruturas cristalinas dos metais, analise as afirmativas a seguir:
I- Em uma estrutura cristalina descrita por uma célula unitária do tipo cúbica de faces centradas (CFC), cada átomo está ligado a outros 12 átomos. Já em uma estrutura do tipo CCC, o número de coordenação é 8.
II- Em uma estrutura cristalina descrita por uma célula unitária do tipo cúbica de corpo centrado (CCC), cada átomo está ligado a outros 12 átomos. Já em uma estrutura do tipo CFC, o número de coordenação é 8.
III- O volume de uma célula unitária cúbica pode ser calculado a partir do raio atômico do material estudado. Em uma célula unitária do tipo CFC, a aresta do cubo é igual a duas vezes o raio atômico. Já para uma estrutura CCC, a aresta deve ser calculada em função da diagonal do cubo.
IV- O volume de uma célula unitária cúbica pode ser calculado a partir do raio atômico do material estudado. Em uma célula unitária do tipo CCC, a aresta do cubo é igual a duas vezes o raio atômico. O mesmo princípio se aplica a uma estrutura do tipo CFC: ou seja, o volume é calculado de forma idêntica.
Assinale a alternativa CORRETA:
	 a)
	As afirmativas I e IV estão corretas.
	 b)
	As afirmativas II e III estão corretas.
	 c)
	As afirmativas I e III estão corretas.
	 d)
	As afirmativas II e IV estão corretas.
	5.
	Os materiais são classificados em classes de acordo com suas características físico-químicas e aplicações. Tendo em vista essa classificação e as características específicas de cada classe, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
(    ) Os materiais cerâmicos apresentam como característica principal a presença de moléculas com elevado peso molecular, o que é um fator determinante para os elevados valores de densidade aparente observados nesse tipo de material.
(    ) Os polímeros, devido à presença de ligações secundárias (fracas), podem ser processados em temperaturas relativamente baixas (da ordem de 200 °C).
(    ) Os materiais compósitos consistem em combinações de componentes de duas ou mais classes de materiais, buscando dessa forma obter materiais com características que agreguem propriedades específicas de cada classe.
(    ) Os metais apresentam elétrons livres, que são responsáveis pela relativa facilidade de condução de energia elétrica.
Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
	 a)
	F - F - F - V.
	 b)
	V - V - F - F.
	 c)
	F - V - V - V.
	 d)
	V - F - V - F.
	6.
	Apesar dos materiais cristalinos apresentarem um arranjo atômico constante ao longo do material, descrito pela sua célula unitária, este irá apresentar, invariavelmente, defeitos de estrutura cristalina. Esses defeitos são caracterizados, por exemplo, pela falta de átomos na estrutura.Com relação aos defeitos da estrutura cristalina, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
(    ) As lacunas são defeitos presentes nos materiais, que se caracterizam pela falta de átomos na estrutura, distribuídas de forma aleatória no material. O número de lacunas aumenta exponencialmente com a temperatura do material.
(    ) As impurezas são um tipo de defeito da estrutura cristalina, caracterizadas pela presença de átomos estranhos na rede. De fato, em muitos casos, esses átomos são introduzidos de forma proposital para obter propriedades específicas (como é o caso do carbono na estrutura do ferro, caracterizando os aços e ferros fundidos).
(    ) As impurezas podem ser basicamente de dois tipos: substitucional ou intersticial. Quando o raio atômico do elemento a ser solubilizado é semelhante ao do material que irá solubilizá-lo, as impurezas tendem a ser intersticiais.
(    ) As discordâncias são tipos específicos de defeitos na rede cristalina, e são caracterizadas como regiões onde ocorre uma falha de alinhamento do átomos. Essas falhas são relevantes, e a sua capacidade de movimentação com a aplicação de carga mecânica determina algumas propriedades do material.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
	 a)
	V - V - V - F.
	 b)
	V - V - F - V.
	 c)
	F - F - V - V.
	 d)
	V - F - F - V.
	7.
	Os contornos de grão são caracterizados como defeitos da estrutura cristalina, tendo em vista que nessas regiões existe uma desordem de átomos. Sobre os contornos de grão, analise as seguintes sentenças:
I- Nos contornos de grão, a energia livre é menor do que no interior dos grãos. Por esse motivo, reações químicas, como a oxidação, ocorrem preferencialmente no interior dos grãos.
II- Nos contornos de grão existem ligações químicas incompletas, o que resulta em uma energia livre mais elevada que no interior dos grãos.
III- Um material policristalino é composto por vários grãos.
IV- Um material monocritalino pode ser facilmente obtido por métodos de fabricação convencionais, não exigindo controle dos parâmetros de processamento.
Agora, assinale a alternativa CORRETA:
	 a)
	Somente a sentença II está correta.
	 b)
	As sentenças II e III estão corretas.
	 c)
	As sentenças II e IV estão corretas.
	 d)
	As sentenças I e III estão corretas.
	8.
	Algumas ligas metálicas podem ser descritas e analisadas através de diagramas de fases binários eutéticos. Sobre este tipo de diagrama, assinale a alternativa CORRETA:
	 a)
	Na liga de composição equivalente ao ponto invariável, a fase sólida se transforma em fase líquida em uma única temperatura.
	 b)
	Para a liga de composição correspondente ao ponto invariável, a regrada da alavanca não pode ser aplicada.
	 c)
	Os diagramas binários eutéticos são caracterizados pela ausência de fase líquida em qualquer temperatura.
	 d)
	Nesse tipo de diagrama, uma fase líquida está sempre presente para temperaturas acima da temperatura ambiente.
	9.
	Os materiais são denominados cristalinos quando apresentam uma ordenação de átomos de longo alcance. Já os materiais amorfos não apresentam essa ordenação de átomos. Os metais em seu estado cristalino, como o aço e o alumínio comerciais, apresentam ordenação de seus átomos em estruturas cúbicas. Com relação aos metais cristalinos, analise as afirmativas a seguir:
I- Os metais comerciais são policristalinos. A estrutura cristalina é formada a partir da solidificação do material fundido, em que ocorre a nucleação e o crescimento de grãos durante o processo de resfriamento.
II- Os metais comerciais são denominados monocristalinos, pois apresentam um mesmo arranjo atômico (célula unitária) ao longo de todo o material.
III- Os materiais policristalinos apresentam maior quantidade de imperfeições, denominadas contornos de grão, quando comparados aos materiais monocristalinos.
IV- Materiais monocristalinos, por terem menor quantidade de defeitos na estrutura cristalina, apresentam valores de resistência mecânica mais próximos do valor teórico do material (calculado a partir das forças de ligações químicas).
Assinale a alternativa CORRETA:
	 a)
	Somente a afirmativa I está correta.
	 b)
	As afirmativas I, II e IV estão corretas.
	 c)
	As afirmativas I, III e IV estão corretas.
	 d)
	As afirmativas II e IV estão corretas.
	10.
	Os materiais compósitos resultam da combinação entre cerâmicas e polímeros, polímeros e metais, ou metais e cerâmicas. Essa combinação visa obter propriedades específicas agregando características de cada material. Sobre os materiais compósitos, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
(    ) A combinação visa obter sinergia entre os materiais utilizados par a fabricação do compósito, ou seja, se espera agregar aspectos positivos de ambos os materiais para atender a uma determinada especificação técnica.
(    ) A denominada "fibra de vidro" é um material compósito. Esse tipo de material é composto por uma matriz epóxi, em que ficam dispostas as fibras de vidro. A energia mecânica é transferida da matriz polimérica para as fibras.
(    ) Uma variedade de insertos para usinagem são fabricados em um material chamado "Widea". Esse material consiste em um matriz metálica (Co, Ni), em que ficam dispostas partículas de grafite (C). O grafite na Widea atua como lubrificante de usinagem.
(    ) É possível obter propriedades elétricas controladas (supercondutividade) através da adição de partículas cerâmicas em uma matriz polimérica. As cerâmicas apresentam elétrons livres, o que explica a sua alta condutividade elétrica.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
	 a)
	V - F - V - F.
	 b)
	F - V - F - V.
	 c)
	V - V - F - F.
	 d)
	F - F - V - V.