Prova II - Ciência e Propriedade dos Materiais

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1 Em termos de propriedades elétricas, existem aplicações em que é necessário que o material conduza bem a 
energia. Já em outras aplicações, deseja-se uma condutividade específica (semicondutores). Em outros casos, é 
desejável que o material tenha baixa condutividade elétrica (isolantes). Com relação às propriedades elétricas dos 
materiais, assinale a alternativa CORRETA: 
A 
Um material condutor deve apresentar elevada rigidez dielétrica, tendo em vista que na aplicação, deverá suportar o 
fluxo de elétrons sem entrar em colapso. 
B 
Materiais supercondutores são um tipo especial de materiais, os quais apresentam uma diminuição da resistividade 
elétrica com o aumento da temperatura. 
C 
Os materiais isolantes são classificados do acordo com a sua rigidez dielétrica [unidade de V/m], ou seja, 
apresentam um valor alto de rigidez dielétrica. Na prática, se mede a tensão elétrica máxima suportada para uma 
determinada espessura do material, sem que haja condução de eletricidade. 
D 
Um material semicondutor é obtido a partir da mistura de um material condutor com um material isolante. A 
condutividade final sempre obedece uma proporção linear de acordo com a fração em massa de cada fase cristalina. 
 
2 Os plásticos capazes de conduzir calor são uma novidade bastante recente, mas altamente promissora porque os 
polímeros são o material de preferência na construção dos aparelhos eletrônicos, que teimam em esquentar muito. 
Plásticos são excelentes isolantes, o que significa que eles aprisionam o calor. No ano de 2017, uma equipe da 
Universidade de Michigan mudou a estrutura atômica de um polímero para fazê-lo alcançar uma condutividade 
térmica seis vezes maior do que o material original. Agora, Yanfei Xu e seus colegas do MIT alcançaram uma nova 
marca: uma condutividade térmica 10 vezes maior. "Nosso polímero pode conduzir termicamente e remover o calor 
com muito mais eficiência. Acreditamos que os polímeros podem se transformar em condutores de calor de última 
geração para aplicações avançadas de gerenciamento térmico, como uma alternativa de autorresfriamento para os 
gabinetes dos aparelhos eletrônicos", disse a pesquisadora. Se você der um zoom na microestrutura de um plástico, 
vai entender facilmente por que o material retém o calor tão facilmente. No nível microscópico, os polímeros são 
feitos de longas cadeias de monômeros, ou unidades moleculares, ligadas ponta com ponta. Essas cadeias são 
geralmente emaranhadas como uma bola de espaguete. Os transportadores de calor têm dificuldade em passar por 
essa confusão desordenada e tendem a ficar presos dentro dos nós e aglomerados poliméricos. A equipe já havia 
conseguido desembaraçar essa bagunça e obter uma melhor condutividade térmica, mas o material só conseguiu 
conduzir o calor numa direção. Agora eles mexeram tanto nas forças intermoleculares, quanto nas forças 
intramoleculares, produzindo um politiofeno condutor de calor - este é um polímero conjugado tipicamente usado 
em aparelhos eletrônicos. "Nossa reação foi capaz de criar cadeias rígidas de polímeros, em vez de fios torcidos, 
semelhantes a um espaguete, em polímeros normais", disse Xu. As primeiras amostras têm cerca de dois 
centímetros quadrados e foram fabricadas em equipamentos de laboratório - câmaras de deposição a vapor. Antes 
de ampliá-las e pensar em fabricação industrial, contudo, a equipe está mais preocupada em compreender em 
detalhes os caminhos do calor pelo material. Com esse entendimento, será possível guiar os desenvolvimentos 
futuros para a obtenção de resultados mais próximos das aplicações práticas. Com base no exposto, assinale a 
alternativa CORRETA: 
 
FONTE: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=plastico-usado-eletronicos-agora-
conduz-calor&id=010160180410#.W-ISi9VKgdU. Acesso em: 6 nov. 2018. 
A 
De acordo com a pesquisa, a principal dificuldade a ser resolvida para viabilizar a aplicação prática dos resultados 
experimentais, diz respeito à condutividade térmica ser aumentada exclusivamente em uma única direção no 
material. 
B 
De acordo com a pesquisa, esses resultados permitem a aplicação prática na substituição de metais condutores de 
calor por polímeros condutores de calor, em equipamentos eletrônicos como celulares e tablets, reduzindo o peso 
dos equipamentos e o custo final do produto. 
C 
De acordo com a pesquisa, o material desenvolvido apresenta condução de calor até seis vezes maior que a do 
polímero comum. 
D 
De acordo com a pesquisa, o polímero passa a conduzir dez vezes mais calor quando comparado ao material 
comum, devido à alteração no arranjo de suas cadeias: passam de um arranjo em forma de fios torcidos para um 
arranjo de cadeias rígidas. 
 
3 Um novo material artificial apresenta simultaneamente uma refração negativa e nenhuma reflexão de onda. 
Conforme aprendemos na escola, quando os raios de luz atingem um copo de água, alguns deles são curvados pela 
água, enquanto outros são refletidos. Com isso, os raios incidentes e refratados acabam em lados opostos da 
superfície da água - isto é o que acontece com praticamente todos os materiais na natureza. No entanto, a teoria e a 
prática mostram que é possível criar materiais que violem essa norma, a exemplo do que vem sendo feito com os 
metamateriais da invisibilidade e das lentes planas. De fato, Hailong He e colegas das universidades de Wuhan 
(China) e Texas (EUA) construíram agora esse material com refração negativa e absorção total. A equipe sintetizou o 
novo material partindo das propriedades de um semimetal de Weyl, um material quântico descoberto recentemente 
que possui propriedades topológicas - o que acontece nas suas bordas é diferente do que acontece no seu interior. 
Para aplicar o que aprenderam com o material quântico em um material não metálico, a equipe criou placas 
superpostas de cristais fonônicos usando epóxi e outros polímeros. As placas foram empilhadas de forma que suas 
estruturas acompanhem o sentido anti-horário ao longo do eixo vertical. Com isto, o material não apenas apresenta 
refração negativa, como também absorve todas as ondas acústicas dirigidas a ele, não refletindo nenhuma delas. Se 
um material semelhante puder ser criado para se comportar dessa mesma maneira com as ondas de luz - e a teoria 
afirma que pode - isso pode revolucionar também o campo da óptica. Considerando o exposto, classifique V para as 
sentenças verdadeiras e F para as falsas: 
 
( ) A equipe desenvolveu lentes de epóxi capazes de absorver totalmente as ondas de luz incidente. 
( ) A descoberta foi possível através da utilização de um material quântico. Para isso foram criadas placas de um 
semimetal de Weyl. 
( ) O estudo foi realizado utilizando ondas acústicas, porém abre possibilidades para aplicações ópticas. 
( ) O material apresenta absorção total, reflexão negativa e refração de onda nula. 
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: 
 
FONTE: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=material-tem-refracao-negativa-
absorcao-total-ondas&id=010160180813#.W9jW49VKgdU. Acesso em: 30 out. 2018. 
A 
V - F - V - F. 
B 
V - V - F - V. 
C 
F - F - V - F. 
D 
F - V - V - V. 
 
4 O ensaio de difração de raios-X (DRX) é utilizado na caracterização de diversos tipos de materiais. Os dados são 
apresentados em um gráfico de intensidade dos Raios-X detectados em função do ângulo do detector, formando 
picos característicos de cada material. Sobre esse ensaio, é correto afirmar: 
A 
Através do referido ensaio, é possível caracterizar diversos tipos de materiais cristalinos e semicristalinos. 
B 
A análise de um material A, semicristalino, quando comparada a uma segunda análise do mesmo material A, porém, 
cristalino, apresentará picos característicos com maior intensidade. 
C 
O espaçamento entre os picos corresponde a uma medida direta do espaçamento entre os átomos na estrutura 
cristalina. 
D 
O ensaio pode ser utilizado na caracterização de um material amorfo, desde que esteapresente uma estrutura 
ordenada de longo alcance. 
 
5 As forças magnéticas nos átomos têm sua origem nos dipolos magnéticos, que são análogos aos dipolos elétricos. 
Sobre as propriedades magnéticas dos materiais, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: 
 
( ) Os dipolos magnéticos são originados nos movimentos orbital e de spin dos elétrons. 
( ) Nos átomos em que as camadas eletrônicas estão completamente preenchidas, o momento de dipolo 
magnético é nulo. 
( ) Quando aplicamos um campo magnético externo (H), o movimento orbital dos elétrons é alterado, o que gera 
um campo magnético (B) no material. 
( ) Em materiais diamagnéticos, a aplicação de um campo magnético externo não tem efeito sobre o movimento 
orbital dos elétrons, sendo utilizado para isolar campos magnéticos. 
 
Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: 
A 
V - F - F - V. 
B 
F - F - V - V. 
C 
V - V - V - F. 
D 
F - V - F - F. 
 
6 Nos aços, os átomos de carbono ficam alojados nos interstícios da estrutura cristalina do ferro, gerando tensões e 
deformação na sua estrutura cristalina original. Sobre o efeito da presença de carbono no ferro, classifique V para as 
sentenças verdadeiras e F para as falsas: 
 
( ) A quantidade de carbono que pode ser solubilizada na estrutura do ferro é ilimitada e depende somente do 
tempo de resfriamento. 
( ) A perlita é uma fase composta por lamelas intercaladas de ferrita (solução sólida de carbono no ferro) e 
cementita (Fe3C). 
( ) A fase ferrita apresenta menor dureza quando comparada à cementita, pois apresenta uma estrutura cúbica, a 
qual conta com maior número de sistemas de escorregamento para a movimentação das discordâncias 
( ) A presença de átomos de carbono facilita o movimento das discordâncias, o que proporciona um material com 
maior tenacidade. 
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: 
A 
F - V - F - F. 
B 
F - V - V - F. 
C 
V - F - F - V. 
D 
F - F - V - F. 
 
7 Uma equipe da Coreia do Sul, EUA e Hong Kong descobriu uma maneira de tornar flexível a substância natural mais 
dura do mundo - eles criaram agulhas flexíveis de diamante. Quando seus cristais são reduzidos até abaixo de um 
micrômetro, ficando semelhantes a agulhas, o diamante pode dobrar e esticar, de forma muito parecida com uma 
borracha, e depois voltar a sua forma original. Essa descoberta deverá ter implicações para várias áreas, incluindo 
bioimagem e sensoriamento médico, dispositivos optomecânicos, nanoestruturas ultrafortes e muito mais. Amit 
Banerjee e seus colegas pegaram filmes finos de diamantes artificiais e entalharam pequenas agulhas, cada uma com 
cerca de 300 nanômetros de altura. Quando a equipe usou a ponta de um microscópio eletrônico para pressionar 
essas nanoagulhas, o que se viu é que elas podem suportar deformações de até 9%, o que é muito próximo do limite 
teórico de flexibilidade dos diamantes. As nanoagulhas de diamante monocristalino atingem uma tensão de tração 
máxima local significativamente superior à suportada pelos diamantes policristalinos. "Colocar materiais cristalinos, 
como o diamante, sob deformações elásticas muito grandes, como acontece quando essas peças flexionam, pode 
alterar suas propriedades mecânicas, bem como propriedades térmicas, ópticas, magnéticas, elétricas, eletrônicas e 
reações químicas de maneiras significativas, e [essas propriedades alteradas] podem ser usadas para projetar 
materiais para aplicações específicas através da engenharia de deformação elástica", escreveu a equipe. Com base 
no exposto, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: 
 
( ) A equipe desenvolveu em seu estudo nanoagulhas de diamante capazes de apresentar deformação plástica da 
ordem de 9%. 
( ) O diamante é um material intrinsecamente frágil. No entanto, de acordo com o estudo, é possível gerar uma 
deformação elástica considerável em agulhas de diamante submicrométricas. 
( ) De acordo com a equipe, a descoberta pode ter aplicações em diversas áreas, principalmente nos processo de 
usinagem de metais. 
( ) De acordo com a equipe, materiais cristalinos como o diamante podem apresentar alterações significativas de 
propriedades quando da aplicação de forças de flexão que gerem deformações elásticas muito grandes. 
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: 
 
FONTE: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=diamante-dobrado-esticado-volta-
formato-original&id=010160180427#.W9jiktVKgdU. Acesso em: 30 out. 2018. 
A 
F - V - F - V. 
B 
V - F - V - F. 
C 
F - F - V - F. 
D 
V - V - F - V. 
 
8 Os diferentes tipos de materiais apresentam coeficientes de expansão térmica linear cujos valores se relacionam 
com a energia de ligação entre seus átomos em sua estrutura. Sobre essa propriedade térmica, classifique V para as 
sentenças verdadeiras e F para as falsas: 
 
( ) Considerando a relação entre a energia de ligação e o coeficiente de expansão térmica linear, é coerente 
considerar de forma crescente o coeficiente de expansão térmica de acordo com a seguinte sequência de classes de 
materiais: polímeros, cerâmicas e metais. 
( ) Considerando a relação entre a energia de ligação e o coeficiente de expansão térmica linear, é coerente 
considerar de forma crescente o coeficiente de expansão térmica de acordo com a seguinte sequência de classes de 
materiais: cerâmicas, metais e polímeros. 
( ) O coeficiente de expansão térmica linear dos materiais poliméricos apresenta relação com a magnitude das 
ligações secundárias. 
( ) Em um material polimérico, a livre movimentação das cadeias gera coeficientes de expansão térmica linear 
muito baixos, visto que os movimentos anisotrópicos relativos das cadeias se anulam. 
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: 
A 
V - V - V - F. 
B 
V - F - F - V. 
C 
F - F - F - V. 
D 
F - V - V - F. 
 
9 O coeficiente de expansão térmica linear é uma propriedade do material que se relaciona com o valor de energia 
de ligação dos átomos presentes no material. Sobre essa característica, classifique V para as sentenças verdadeiras e 
F para as falsas: 
 
( ) De um modo geral, as cerâmicas tendem a apresentar menores coeficientes de expansão térmica que os 
polímeros, tendo em vista as ligações químicas iônicas e covalentes das cerâmicas. Já as propriedades térmicas dos 
polímeros dependem das ligações secundárias (mais fracas). 
( ) A energia de ligação dos materiais metálicos (ligações metálicas) é usualmente maior que as verificadas nos 
materiais poliméricos (ligações intermoleculares). Assim, é esperado que os coeficientes de expansão térmica dos 
metais, de forma geral, sejam de menor magnitude quando comparados aos valores típicos encontrados nos 
polímeros. 
( ) O coeficiente de expansão térmica linear dos materiais poliméricos apresenta relação com a magnitude das 
ligações primárias, não havendo influência das ligações secundárias. 
( ) É importante em algumas aplicações, para efeito de projeto, considerar o coeficiente de expansão térmica do 
material. Expansões ou contrações do material em serviço (caso ocorra significativa variação da temperatura) podem 
gerar desajustes dimensionais ou tensões que comprometam seu o funcionamento. 
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: 
A 
V - F - F - V. 
B 
V - V - F - V. 
C 
F - V - F - F. 
D 
F - F - V - V. 
 
10 Nos aços, os átomos de carbono ficam alojados nos interstícios da estrutura cristalina do ferro, gerando tensões e 
deformação na sua estrutura cristalina. Sobre o efeito da presença de carbono no ferro, classifique V para as 
sentenças verdadeiras e F para as falsas: 
 
( ) A quantidade de carbono que pode ser solubilizada na estrutura do ferro é limitada a 0,02%. 
( ) A cementita é uma fase composta por lamelas intercaladas de perlita (solução sólida de carbono no ferro) e 
ferrita (Fe3C). 
( ) A fase cementita apresenta elevada dureza quando comparadaà ferrita, em função da sua estrutura 
ortorrômbica, com poucos sistemas de escorregamento. 
( ) A presença de átomos de carbono dificulta o movimento das discordâncias, o que propicia melhoria na 
resistência mecânica à tração. 
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: 
A 
V - F - V - F. 
B 
F - V - V - F. 
C 
F - F - V - V. 
D 
V - V - F - F.