CM 11

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Propriedades gerais dos materiais 
APRESENTAÇÃO
O conhecimento dos materiais é uma ciência que estuda as suas composições, estruturas internas 
e propriedades, bem como a regularidade de suas alterações sob influência térmica, química ou 
mecânica. É essencial que você conheça as propriedades e características gerais dos materiais, 
além das características de cada grupo. Afinal, você já se deu conta da vasta quantidade de 
materiais atualmente existentes?
Nesta Unidade de Aprendizagem você vai aprender sobre as características gerais dos materiais 
e suas classificações básicas. Além disso, irá saber como relacionar as características essenciais 
de cada grupo de materiais.
Bons estudos.
Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
 Interpretar as características gerais dos materiais.•
Analisar a classificação básica dos materiais.•
Relacionar as características essenciais de cada grupo de materiais.•
DESAFIO
Ir acampar em um camping é um hobby muito apreciado, pois permite um contato maior com a 
natureza em um lugar tranquilo, certo? E, para maior conforto e segurança alimentar, uma boa 
caixa térmica é muito importante nesse tipo de atividade, principalmente aquelas com bom 
isolamento térmico, que permitem armazenar alimentos perecíveis por dois dias (fim de 
semana), com o uso de gelo.
Mas você sabe quais materiais são necessários para fazer uma caixa térmica? Veja mais sobre o 
assunto clicando abaixo.
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Nesse sentido, quais seriam as chapas isolantes adequadas para um projeto de caixa térmica que 
tenha, no mímimo, 50 litros de volume interno? O aspecto durabilidade deve ser levado em 
consideração. Você deve pensar em revestimento e acabamento, além de acessórios. Defina 
também espessura de chapa, material e dimensões externas mínimas.
INFOGRÁFICO
Você deve considerar sempre as propriedades dos materiais para que possa escolher 
adequadamente dentre tantos tipos existentes. As escolhas devem recair naqueles materiais com 
características mais vantajosas.
Veja a seguir quais são as características gerais dos materiais.
CONTEÚDO DO LIVRO
Você já percebeu que os materiais raramente atendem a todos os requisitos técnicos necessários 
ao desenvolvimento de um bom produto final? Como escolher, então, dentre tantas opções? A 
sua escolha para uma determinada aplicação, normalmente, deve ser justificada pelas diversas 
propriedades de interesse que os materiais apresentam, como: elétricas, magnéticas, físicas, 
mecânicas, térmicas e químicas, além do seu custo. Veja a importância de conhecer bem essas 
propriedades para que, assim, você possa analisar de forma criteriosa quais materiais utilizar.
Para saber mais sobre esse assunto, leia o capítulo Propriedades gerais dos materiais, da obra 
Materiais Elétricos que, além de abordar as propriedades gerais dos materiais e sua classificação 
básica, também destaca as características essenciais de cada grupo, algo essencial para sua 
formação.
Boa leitura.
MATERIAIS 
ELÉTRICOS 
Elmo Dutra
Propriedades gerais 
dos materiais
Objetivos de aprendizagem
Ao final deste capítulo, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
� Interpretar as características gerais dos materiais.
� Analisar a classificação básica dos materiais.
� Relacionar as características essenciais de cada grupo de materiais.
Introdução
Você já percebeu que os materiais raramente atendem a todos os requisi-
tos técnicos necessários ao desenvolvimento de um bom produto final? 
Mas então como escolher dentre tantas opções? A sua escolha para uma 
determinada aplicação, normalmente, deve ser justificada pelas diversas 
propriedades de interesse que estes materiais apresentam, como: elétricas, 
magnéticas, físicas, mecânicas, térmicas e químicas, além do seu custo. 
É importante conhecer bem essas propriedades, para que, assim, você 
possa analisar de forma criteriosa quais materiais utilizar. Para saber mais 
sobre este assunto, leia o capítulo Propriedades gerais dos materiais, da 
obra  Materiais Elétricos, que, além de abordar as propriedades gerais dos 
materiais e sua classificação básica, também destaca as características 
essenciais de cada grupo, algo essencial para sua formação.
Características gerais dos materiais
Segundo Smith e Hashemi (2012), a vasta quantidade de materiais atualmente 
existente torna o conhecimento desses materiais cada vez mais importante 
para o engenheiro, em qualquer que seja a sua área de atuação.
O conhecimento dos materiais é uma ciência que estuda as suas compo-
sições, estruturas internas e propriedades, e também a regularidade de suas 
alterações sob influência térmica, química ou mecânica.
Os materiais raramente atendem a todos os requisitos técnicos necessários 
ao desenvolvimento de um bom produto final e sua escolha para uma deter-
minada aplicação é normalmente justificada pelas diversas propriedades de 
interesse que apresentam, tais como elétricas, magnéticas, físicas, mecânicas, 
térmicas e químicas, além do seu custo. Logo, essas propriedades devem ser 
consideradas para proceder-se uma análise criteriosa de quais materiais utilizar 
e quais substituir, e as escolhas devem recair naqueles com características 
mais vantajosas. A Figura 1 ilustra uma aeronave espacial.
Figura 1. Aeronave espacial. 
Fonte: Computer Earth/Shutterstock.com.
Propriedades elétricas 
Segundo Brigatto (2017), quando submetidos a campos elétricos, os materiais 
desempenham determinados comportamentos que definem suas propriedades 
elétricas e os classificam dentro das três classes caracterizadas por esses de-
sempenhos: condutores, semicondutores e isolantes. As propriedades elétricas 
de maior interesse são: 
Propriedades gerais dos materiais2
 � Condutividade elétrica: quantifica a maior ou menor disponibilidade 
do material em permitir um fluxo ordenado de cargas livres por seu 
meio (a chamada corrente elétrica) quando é submetido a uma dife-
rença de potencial (a chamada tensão elétrica). Essa quantificação 
pode ser também descrita pela oposição a esse fluxo, denominada 
resistividade, ou seja, o inverso da condutividade. Essas propriedades 
estão diretamente relacionadas com a perda de energia no material na 
forma de calor, conhecida como Efeito Joule, que decorre do choque 
entre elétrons em movimento com elétrons estacionários no material, 
sendo sua determinação essencial para aplicações onde exige-se um 
transporte de energia com mínimas perdas. 
 � Permissividade dielétrica: é a propriedade que descreve e quantifica 
o quanto a estrutura atômica de um material dito isolante elétrico se 
polariza em oposição ao adensamento de um campo elétrico externo 
aplicado, ou seja, a capacidade de polarização do material. 
 � Rigidez dielétrica: é a propriedade que expressa o limite máximo de 
diferença de potencial elétrico (tensão) por unidade de espessura que 
um material isolante elétrico pode suportar sem ter sua estrutura física 
rompida, ou seja, a capacidade de isolação elétrica do material. 
Propriedades magnéticas 
Quando submetidos a fluxos de campo magnético, os materiais desempenham 
determinados comportamentos que definem suas propriedades magnéticas. 
As propriedades de maior interesse são definidas por: 
 � Permeabilidade magnética: descreve o grau de polarização de materiais 
a fluxos magnéticos aplicados, fenômeno conhecido como magnetiza-
ção. Certos materiais exibem ainda um limite para essa polarização, 
chamado saturação. 
 � Retentividade: quantifica a capacidade do material em manter um 
magnetismo residual com a retirada do campo. Além disso, os materiais 
podem apresentar certa capacidade de produzir forças eletromotrizes 
em sua estrutura quando submetidos a fluxos magnéticos variantes no 
tempo, efeito esse denominado indução eletromagnética. 
3Propriedades gerais dos materiais
Propriedade físicas 
As propriedades físicas estão relacionadas com o grau deagrupamento dos 
átomos constituintes da estrutura atômica dos materiais, sendo o estado físico 
e a massa específica as de maior interesse em aplicações gerais. 
Estado físico 
O estado físico é definido pela distância guardada entre si pelos átomos de 
um material e classificados como: 
Sólidos: são formados por átomos ou moléculas que permanecem muito pró-
ximos entre si e não se movimentam, apenas vibram em torno de uma posição 
de equilíbrio, adquirindo, desse modo, forma própria e volume constante. 
De acordo com a distribuição espacial de seus átomos, moléculas ou íons, os 
sólidos podem ser classificados em: 
Arranjos cristalinos: a distribuição ocorre em uma forma geométrica bem 
definida, denominada célula, que se repete em todas as dimensões, consti-
tuindo-se na chamada rede cristalina. As distribuições mais comuns são: o 
sistema cúbico (Figura 2), compreendendo o tipo simples (silício, germânio, 
etc.) (2.a), o de corpo centrado (ferro, tungstênio, cromo, etc.) (2.b) e o de face 
centrada (cobre, alumínio, prata ouro, níquel, etc.) (2.c); o sistema hexagonal 
(zinco, magnésio, cádmio, etc.); e o sistema tetragonal (estanho, etc.). 
Figura 2. Sistemas cúbicos: (a) simples;(b) corpo centrado, (c) face centrada.
Fonte: Brigatto (2017).
Propriedades gerais dos materiais4
Arranjos amorfos: materiais com distribuição dos átomos sem uma ordenação 
definida. Exemplos: grafita, vidros e polímeros. 
Em geral, os sólidos são usados em aplicações onde se exige a manutenção 
da integridade física domaterial para que este mantenha sua função. São 
os materiais de maior uso em Eletrotécnica (equipamentos, componentes, 
estruturas de apoio, etc). 
Líquidos: são constituídos por moléculas mais afastadas que nos sólidos e 
com liberdade de se movimentarem de modo a não guardarem posições entre 
si, apresentando então volume constante mas não forma própria. Exemplos de 
materiais líquidos empregados em aplicações eletrotécnicas são as soluções 
eletrolíticas em pilhas e baterias, óleos isolantes elétricos em transformadores 
e chaves, pastas condutoras térmicas, tintas, esmaltes, vernizes, etc. 
Gasosos: são materiais formados por átomos, moléculas ou íons (plasma) 
bastante afastados entre si e que tendem a manter-se em expansão devido ao 
constante movimento, não apresentando então forma ou volume constantes. 
Em aplicações eletrotécnicas são principalmente gases e vapores em lâmpadas 
(argônio, vapores de sódio e mercúrio, neon etc.) e como meio isolante entre 
fios e cabos (ar) e em disjuntores de potência e cabos subterrâneos (gás SF6). 
Massa específica 
A propriedade que descreve a quantidade de massa m de um material necessária 
para ocupar um determinado volume V amostral do material é denominada 
massa específica γ (unidade usual: g/cm3), sendo então definida por: 
γ = m/V
Como exemplo de aplicação de interesse nessa propriedade, tem-se os 
cabos elétricos de redes aéreas, cujo peso está diretamente relacionado com 
as solicitações mecânicas transferidas às estruturas destinadas ao seu apoio 
(postes, torres, cruzetas, isoladores, etc.). Desse modo, materiais de baixa 
massa específica são desejáveis para a construção desses cabos, pois acarretam 
em estruturas de suporte menores e menos robustas, representando então 
economia de material e, portanto, de custos.
5Propriedades gerais dos materiais
Propriedades mecânicas 
As propriedades mecânicas estão relacionadas à capacidade de um material 
em resistir ou de ser moldado por esforços mecânicos a ele aplicados. Algumas 
dessas propriedades de interesse em Eletrotécnica são vistas a seguir.
Resistência mecânica 
A tensão mecânica (σ) aplicada em um corpo de teste de um material qualquer 
é a grandeza definida por: 
σ = F/A
onde F é a força de tração ou compressão aplicada à área A do corpo transversal 
à força (unidade usual: N/mm2). 
A propriedade de resistência mecânica dos materiais é uma medida da 
capacidade destes de oferecer oposição quando submetidos a esforços de 
tração ou compressão, definida como a razão entre a força limite aplicada 
ao material pela área transversal à força aplicada, correspondendo então à 
tensão mecânica máxima suportada pelo material. As resistências à tração e 
compressão apresentam valores semelhantes na maioria dos materiais, com 
exceção daqueles de comportamento mecânico mais quebradiço, nos quais a 
resistência à compressão é normalmente bem inferior. 
Elasticidade 
Todo corpo submetido a tensões mecânicas para esforços de tração sofre um 
alongamento proporcional à força aplicada. A propriedade que descreve a 
capacidade de um material de sofrer alongamentos sob esforços de tração sem 
resultar em uma deformação permanente após a retirada da força aplicada é 
denominada elasticidade. 
Outras propriedades mecânicas de interesse 
Dentre as demais propriedades mecânicas de interesse em aplicações Eletro-
técnicas, pode-se mencionar: 
Propriedades gerais dos materiais6
 � Maleabilidade ou plasticidade: é a capacidade de um material em sofrer 
deformações permanentes em qualquer direção sem ter comprometida 
sua integridade física (tornar-se quebradiço). Descreve então a maior ou 
menor possibilidade do material ser moldado em mais de uma dimensão 
relevante (barras, chapas, esferas, canos, etc.).
 � Ductibilidade: é a capacidade de um material de sofrer deformações 
permanentes em somente uma direção sem se romper. Indica então a 
maior ou menor possibilidade de um material ser estirado ou reduzido a 
fios. Exemplos: a argila tem boa maleabilidade mas pequena ductilidade; 
o ouro é mais dúctil e maleável que o cobre ou o alumínio. 
 � Dureza: é a capacidade da estrutura física do material em resistir a 
penetração ou ser riscado, sendo avaliada por um teste realizado com 
base na divisão de uma força aplicada pela área de penetração na su-
perfície do material. 
 � Tenacidade: é a capacidade de um material de resistir a grandes tensões e 
deformações sem ruptura, ou ainda, sua capacidade de resistir a choques 
mecânicos. Dureza e tenacidade não são sinônimos, pois, por exemplo, 
vidro e diamante apresentam elevada dureza (difíceis de serem gastos), 
mas pouca resistência a golpes (pouca tenacidade). 
Propriedades térmicas 
Temperatura é um parâmetro muito importante para o desempenho de qualquer 
dispositivo ou equipamento, pois muitas das propriedades que caracterizam 
os materiais dependem da temperatura, devendo então ser previstas suas 
consequências no comportamento dos materiais. Dentre as propriedades de 
interesse diretamente relacionadas com a temperatura, serão estudadas a 
dilatação térmica e as capacidades de condução e absorção de calor. 
Dilatação térmica 
As partículas constituintes de um material estão em constante estado de agi-
tação devido à energia térmica do material. A elevação da temperatura de um 
corpo material devido ao aumento da energia térmica causa um aumento no 
grau da agitação das moléculas, que aumentam a distância entre si e passam 
a ocupar um espaço maior, resultando então em um aumento de volume do 
corpo. A propriedade que expressa a capacidade de um material em alterar suas 
7Propriedades gerais dos materiais
dimensões físicas com a temperatura é chamada dilatação térmica, traduzida 
por seus coeficientes de dilatação. 
Dilatação térmica é o nome que se dá ao aumento do volume de um corpo ocasio-
nado pelo aumento de sua temperatura, o que causa o aumento no grau de agitação 
de suas moléculas e consequentemente aumento na distância média entre as mesmas. 
A dilatação ocorre de forma mais significativa nos gases, de forma intermediária nos 
líquidos e de forma menos explícita nos sólidos, podendo-se afirmar que: 
Dilatação nos gases > Dilatação nos líquidos > Dilatação nos sólidos.
Condutividade térmica 
Em um meio material submetido a uma diferença de temperatura, ocorre 
transferência de energia térmica da maior para a menor temperatura, até que 
o corpo atinja o equilíbrio térmico (temperatura uniforme). Esse trânsitode 
energia térmica, motivado exclusivamente por diferença de temperatura, é 
chamado calor e ocorre de três formas: 
 � Por condução térmica, através da agitação das partículas de um meio 
material (não ocorre, portanto, no vácuo).
 � Por convecção, através do deslocamento da própria massa de um meio 
material (não ocorre, portanto, no vácuo). 
 � Por irradiação térmica, através da emissão de radiação infra-vermelha 
(ocorre, portanto, no vácuo). 
Calor específico 
Temperatura é a grandeza física associada ao grau de agitação das partículas 
de um corpo e define o seu estado térmico (aquecimento). Contudo, tempe-
ratura não mede a quantidade de energia térmica de um corpo pois, entre 
duas amostras de mesma massa e materiais diferentes, o fato de uma delas 
apresentar uma temperatura mais elevada não significa necessariamente que 
Propriedades gerais dos materiais8
possua maior quantidade de energia térmica que a outra amostra, pois isto 
dependerá da capacidade de absorção de calor dos materiais, expressa por 
uma propriedade denominada calor específico. 
A quantidade de calor Q (cal) que deve ser fornecido a uma amostra de 
massa m (g) de um material para que sua temperatura se eleve de um valor 
ΔT (°C) é proporcional ao calor específico c (Cal / g °C) do material, tal que:
Q = m × c × ΔT
Propriedades químicas — resistência à corrosão 
Qualquer material pode estar sujeito a reações químicas ocasionadas pelo meio 
em que se encontra, que podem causar danos à estrutura física do material 
ao resultar em subprodutos com propriedades distintas do material original. 
Essas alterações indesejáveis por reação química, chamadas corrosão, ocorrem 
principalmente por dois modos:
 � Corrosão por dissolução: ocorre quando o material entra em contato com 
um meio capaz de atuar como solvente para esse material, resultando em 
danos permanentes. Exemplo: ácido sulfúrico em contato com o zinco. 
 � Corrosão por oxidação eletroquímica: consiste na remoção de elétrons 
(reação de oxidação) dos átomos de um material imerso em um meio 
favorável à reação, como por exemplo um eletrólito. Exemplo: oxidação 
do ferro pela umidade (ar + água), que leva à formação do hidróxido fér-
rico, popularmente conhecido como ferrugem. Desse modo, a corrosão 
constitui-se em um problema de grande preocupação na especificação 
de materiais para aplicações elétricas, razão pela qual é conveniente o 
conhecimento de seus principais métodos de controle.
Classificação básica dos materiais
Segundo Smith e Hashemi (2012), por questões de conveniência, a maioria dos 
materiais para engenharia são divididos em três categorias básicas principais: 
materiais metálicos, materiais poliméricos e materiais cerâmicos. Serão 
consideradas também duas categorias segundo o processamento e a aplicação, 
a dos materiais compósitos e a dos materiais eletrônicos, devido à sua grande 
importância na engenharia.
9Propriedades gerais dos materiais
Materiais metálicos
Esses materiais são substâncias inorgânicas compostas de um ou mais ele-
mentos metálicos, podendo também conter alguns elementos não metálicos. 
Alguns exemplos de elementos metálicos são o ferro, o cobre, o alumínio, 
o níquel e o titânio. Elementos não metálicos, como carbono, nitrogênio e 
oxigênio, também podem estar presentes em materiais metálicos. 
Os metais possuem uma estrutura cristalina na qual os átomos estão dispos-
tos de maneira ordenada. São em geral bons condutores térmicos e elétricos. 
Muitos deles são relativamente resistentes e dúcteis à temperatura ambiente, 
sendo que vários se mantêm bastante resistentes mesmo a altas temperaturas.
Os metais e as ligas são comumente divididos em duas classes: as ligas 
e metais ferrosos, que contêm uma grande porcentagem de ferro, como, 
por exemplo, aços e ferros fundidos, e as ligas e metais não ferrosos, que 
não contêm ferro ou que o contêm apenas em pequena quantidade. Alguns 
exemplos de metais não ferrosos são o alumínio, o cobre, o zinco, o titânio 
e o níquel. A distinção entre ligas ferrosas e não ferrosas deve-se ao fato de 
que aços e ferros fundidos são produzidos em quantidades muito maiores e 
são muito mais usados do que outras ligas.
Os metais, em sua forma pura ou em ligas, são usados em vários ramos da 
indústria, incluindo-se aeroespacial, biomédica, de semicondutores, eletrônica, 
de energia, da construção civil e de transportes.
Materiais poliméricos
A maioria dos materiais poliméricos consiste em longas cadeias ou redes mo-
leculares, que normalmente têm como base materiais orgânicos (precursores 
que contêm carbono). Estruturalmente, a maior parte dos materiais poliméricos 
é não cristalina, mas alguns apresentam uma mistura de regiões cristalinas 
e não cristalinas. A resistência e a ductilidade dos materiais poliméricos 
variam muito. Devido à natureza de sua estrutura interna, esses materiais são, 
predominantemente, maus condutores de eletricidade. Alguns deles são bons 
isolantes, usados em aplicações de isolamento elétrico. Uma das aplicações 
mais recentes dos materiais poliméricos é na produção de discos de vídeo 
digitais (DVDs) (Figura 3). Em geral, esses materiais têm baixa densidade e 
se decompõem ou amolecem a temperaturas relativamente baixas.
Os plásticos vêm substituindo os metais, o vidro e o papel na maioria dos 
mercados de grande volume em que atualmente encontram aplicação, como 
Propriedades gerais dos materiais10
o de embalagens e o da construção. Segundo algumas previsões, os plásticos 
para uso em engenharia, como o nylon, devem manter-se competitivos em 
face dos metais.
As indústrias fornecedoras de polímeros concentram-se cada vez mais 
no desenvolvimento de misturas polímero-polímero, também denominadas 
ligas poliméricas ou misturas, visando aplicações específicas para as quais 
nenhum polímero único é apropriado. Na medida em que as misturas são 
produzidas a partir de polímeros já existentes, cujas propriedades são bem 
conhecidas, o seu desenvolvimento é mais barato e mais confiável do que a 
síntese de um novo e único polímero para uma aplicação específica. Tomemos 
como exemplo os elastômeros (um tipo de polímero altamente deformável), 
que são normalmente misturados a outros plásticos a fim de se melhorar a 
resistência ao impacto do material resultante. Essas misturas são muito usadas 
em para-choques de automóveis, no acondicionamento de ferramentas de corte, 
em materiais esportivos e nos componentes sintéticos de muitas instalações 
cobertas de atletismo, que são geralmente feitas de uma combinação de bor-
racha e poliuretano. Revestimentos de acrílico em cores brilhantes, aos quais 
se adicionam várias fibras e materiais de enchimento, são usados para revestir 
o piso de quadras de tênis e parques infantis. Por outro lado, outros materiais 
poliméricos de revestimento são empregados para proteção contra corrosão, 
ambientes quimicamente agressivos, choque térmico, impacto, desgaste e 
abrasão. A busca por novos polímeros e ligas poliméricas se dá em virtude 
de seu baixo custo e de suas propriedades, adequadas a várias aplicações.
Materiais cerâmicos
Materiais cerâmicos são materiais inorgânicos constituídos de elementos 
metálicos e não metálicos quimicamente ligados. Os materiais cerâmicos 
podem ser cristalinos, não cristalinos ou uma mistura de ambos. Eles, em sua 
maioria, têm alta resistência mecânica em altas temperaturas, porém tendem 
a ser quebradiços (pouca ou nenhuma deformação precede a ruptura). As 
vantagens dos materiais cerâmicos para aplicações em engenharia envolvem 
baixo peso, grande resistência e dureza, boa resistência ao calor e ao desgaste, 
atrito reduzido e propriedades isolantes (Figura 3). As propriedades isolantes 
combinadas à alta resistência ao calor e à corrosão os tornam apropriados 
para isolamento de fornalhas de tratamento térmico e de fundição de metais 
como aço.
11Propriedades gerais dos materiais
Figuras 3. Exemplos de uma nova geração recentemente desenvolvida de materiais 
cerâmicospara aplicações avançadas em motores. Os componentes de cor escura são 
válvulas de motores, assentos de válvulas e pinos do pistão fabricados em nitreto de silício. 
O componente de cor clara é um material de revestimento de tubulação fabricado em um 
material cerâmico à base de alumina. 
Fonte: Smith e Hashemi (2012).
(a) (b)
Tuchos Cames
Revestimento do cilindro
Coroa do pistão
Placa de válvulas
Câmara de
combustão
Revestimento
do tubo de
descarga
Exaustão
Válvulas
Carcaça
Descarga
Entrada de ar
Rotor do
turbocompressor
Braço do
balancim
Ponta
das
varetas
Nas últimas décadas, uma família inteiramente nova de materiais ce-
râmicos de óxidos, nitretos e carbonetos, com propriedades aprimoradas, 
têm sido fabricados. A nova geração de materiais cerâmicos, denominada 
cerâmicas para engenharia, cerâmicas estruturais ou cerâmicas avan-
çadas, possui maior resistência mecânica, bem como maior resistência ao 
desgaste, à corrosão (mesmo em altas temperaturas) e a choques térmicos 
(advindos de exposições súbitas a temperaturas muito altas ou muito baixas). 
Entre os materiais cerâmicos avançados estão alumina (óxido), nitreto de 
silício (nitreto) e carboneto de silício (carboneto). Uma aplicação aeroespacial 
importante dos materiais cerâmicos avançados é o uso de placas cerâmicas 
para revestimento dos ônibus espaciais. As placas cerâmicas são feitas de 
carboneto de silício, em virtude de sua capacidade em atuar como blindagem 
térmica e de retornar rapidamente à temperatura usual quando é removida 
a fonte de calor. Esses materiais cerâmicos protegem termicamente a su-
bestrutura interna de alumínio da nave espacial durante a subida e durante 
a reentrada na atmosfera terrestre. 
Propriedades gerais dos materiais12
Outra aplicação importante dos materiais cerâmicos avançados, e que 
evidencia a versatilidade, a importância e o crescimento futuro dessa classe 
de materiais, é o seu uso na fabricação de ferramentas de corte. Por exemplo, 
o nitreto de silício é um excelente material para fabricação de ferramentas de 
corte por sua alta resistência a choques térmicos e à fratura. As aplicações 
dos materiais cerâmicos são realmente ilimitadas, pois podem ser utilizados 
na área aeroespacial, na fabricação de metais, na biomedicina, na indústria 
automotiva e em muitas outras áreas. As duas principais desvantagens desses 
materiais referem-se ao fato de que são (1) difíceis de serem transformados 
em produtos acabados, sendo, portanto, caros, e ao fato de serem (2) quebra-
diços e com uma baixa resistência à fratura em comparação aos metais. Se 
as técnicas para o desenvolvimento de materiais cerâmicos de alta dureza 
forem aperfeiçoadas, sua utilização em aplicações da engenharia poderia ter 
um crescimento exponencial.
Materiais compósitos
Um material compósito pode ser definido como dois ou mais materiais (fases ou 
constituintes) integrados de modo a formar um novo material. Os constituintes 
mantêm suas propriedades, mas o compósito resultante terá propriedades dife-
rentes destes. A maioria dos materiais compósitos consiste em um material de 
enchimento ou de reforço apropriado e uma resina aglutinadora adequada a fim 
de que se obtenham as características específicas e as propriedades desejadas. 
Normalmente, os componentes não se dissolvem um no outro, podendo ser 
identificados fisicamente por uma interface entre eles. Os compósitos podem 
ser de vários tipos. Alguns dos tipos predominantes são materiais fibrosos 
(compostos de fibras em uma matriz) e particulados (compostos de partículas 
em uma matriz). Muitas combinações diferentes de materiais de reforço e da 
matriz são usadas para se fabricar compósitos. Para tomarmos um exemplo, 
o material da matriz pode ser um metal como o alumínio, ou uma cerâmica 
como a alumina, ou ainda um polímero como o epóxi. Dependendo do tipo de 
matriz usado, os compósitos podem ser classificados em compósitos de base 
metálica (metal matriz composite — MMC), compósitos de base cerâmica 
(ceramic matriz composite — CMC) e compósitos de base polimérica (poly-
mer matrix composite — PMC). Os materiais fibrosos ou particulados também 
podem ser selecionados de qualquer uma destas três categorias principais 
de materiais, cujos exemplos são carbono, vidro, aramida, carbeto de silício 
e outros. As combinações de materiais utilizados no projeto de compósitos 
13Propriedades gerais dos materiais
dependem principalmente do tipo de aplicação e do ambiente no qual o ma-
terial será utilizado.
Os materiais compósitos substituíram componentes metálicos principal-
mente na indústria aeroespacial, na indústria aviônica, na indústria automotiva, 
na construção civil e na indústria de material esportivo. Prevê-se um aumento 
médio anual de aproximadamente 5% na utilização futura desses materiais. 
Uma das razões para tal é a sua alta resistência e o seu quociente rigidez/
peso. Alguns compósitos avançados têm rigidez e resistência semelhantes 
às de alguns metais, porém com densidade significativamente menor e, por 
conseguinte, com peso resultante mais baixo. Essas características os tornam 
extremamente atraentes em situações nas quais o peso do produto é um fator 
crucial. De maneira geral, e semelhantemente aos materiais cerâmicos, a 
desvantagem principal da maioria dos compósitos é a sua fragilidade e a sua 
baixa resistência à fratura. Algumas dessas deficiências podem ser mitigadas, 
em determinadas situações, pela escolha adequada do material da matriz.
Dois tipos proeminentes de materiais compósitos modernos usados em 
aplicações de engenharia são reforços em fibra de vidro em uma matriz de 
poliéster ou epóxi e fibras de carbono em uma matriz de epóxi.
Materiais eletrônicos ou semi-condutores
Os materiais eletrônicos não constituem uma grande categoria de materiais 
pelo volume de produção. Todavia, são um tipo de material extremamente 
importante nas tecnologias de engenharia avançadas. O material eletrônico 
mais importante é o silício puro, modificado de várias maneiras a fim de se 
alterar suas características elétricas. Uma infinidade de complexos circuitos 
eletrônicos pode ser miniaturizada em uma pastilha de silício de cerca de ¾ 
de polegadas quadradas (1,90 cm²) (Figura 4). Dispositivos microeletrônicos 
tornaram possíveis novos produtos, como satélites de comunicação, calcula-
doras, relógios digitais e robôs.
A utilização do silício e de outros materiais semicondutores no estado 
sólido e a própria microeletrônica vêm exibindo um crescimento extraordinário 
desde 1970, o qual deve continuar no futuro. O impacto dos computadores e de 
outros equipamentos industriais que utilizam circuitos integrados fabricados 
com pastilhas de silício tem sido espetacular. A extensão do impacto de robôs 
computadorizados na manufatura moderna ainda não foi totalmente enten-
dida. Os materiais eletrônicos certamente desempenharão um papel vital nas 
fábricas do futuro, nas quais quase todos os processos de manufatura poderão 
Propriedades gerais dos materiais14
ser realizados por robôs auxiliados por máquinas-ferramentas controladas 
por computador.
Figura 4. Dispositivos semicondutores.
Fonte: Gorodenkof/Shutterstock
Ao longo dos anos, os circuitos integrados vêm sendo fabricados com uma 
densidade crescente de transistores dispostos em uma única pastilha de silício, 
com um tamanho dos transistores correspondentemente menor. Em 1998, 
por exemplo, a resolução ponto-a-ponto da menor medida em uma pastilha 
de silício era de 0,18 μm e o diâmetro da lâmina de silício utilizada era de 12 
polegadas (300 mm). Outro aprimoramento pode ser a substituição do alumínio 
pelo cobre nas interconexões, em razão da maior condutividade deste último.
Biomateriais
Segundo Soares (2002) biomaterial é de inido como todo material utilizado 
para substituir — no todo ou em parte — sistemas biológicos. Assim, podemos 
ter biomateriais metálicos, cerâmicos, poliméricos (sintéticos ou naturais), 
compósitos ou biorecobrimentos. Dadas as especificidadesque os biomateriais 
apresentam, a tendência é que eles sejam considerados, hoje, uma classe especial 
de materiais. Como característica imprescindível, esses materiais devem ser 
15Propriedades gerais dos materiais
biocompatíveis, ou seja, devem atender ao requisito de funcionabilidade para 
o qual foram projetados, estimulando ou provocando o mínimo possível de 
reações alérgicas ou inflamatórias. Embora esse conceito seja algo não muito 
preciso, é consenso que a funcionabilidade está associada à aplicação a que 
se destina, de tal modo que um material biocompatível para uma dada função 
pode ser inadequado se usado em outras aplicações. Com isso, é conveniente 
agrupar os materiais pelo campo de aplicação a que se destinam, ao invés de 
usar a classificação tradicional em termos de propriedades gerais que eles 
apresentam. Classicamente as aplicações são divididas em três grupos, que 
se destinariam à substituição de tecidos moles, substituição de tecidos duros 
e materiais para sistemas cardiovasculares.
Para saber mais, leia o artigo “Biomateriais: classificação, seleção e avaliação”, de Gloria 
de Almeida Soares, publicado no portal do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas 
(CBPF/MCT).
Relacionar as características essenciais 
de cada grupo de materiais
Segundo Dutra (2010), as características essenciais de cada grupo de materiais 
são resumidas abaixo:
Metais:
 � Materiais metálicos são geralmente uma combinação de elementos 
metálicos.
 � Os elétrons não estão ligados a nenhum átomo em particular e por isso 
são bons condutores de eletricidade e calor.
 � Não são transparentes à luz visível. 
 � Têm aparência lustrosa quando polidos.
 � Geralmente são resistentes e deformáveis.
 � São muito utilizados para aplicações estruturais.
Propriedades gerais dos materiais16
Cerâmicas:
 � Materiais cerâmicos são geralmente uma combinação de elementos 
metálicos e não-metálicos.
 � Geralmente são óxidos, nitretos e carbetos.
 � São geralmente isolantes de calor e eletricidade.
 � São mais resistentes a altas temperaturas e a ambientes severos que 
metais e polímeros.
 � Com relação às propriedades mecânicas, as cerâmicas são duras, porém 
frágeis.
 � Em geral são leves.
Polímeros:
 � Materiais poliméricos são geralmente compostos orgânicos baseados 
em carbono, hidrogênio e outros elementos não-metálicos.
 � São formados por moléculas muito grandes (macromoléculas).
 � Tipicamente apresentam baixa densidade e podem ser extremamente 
flexíveis.
 � Materiais poliméricos incluem plásticos e borrachas.
Compósitos:
 � Materiais compósitos são formados por mais de um tipo de material, 
insolúveis entre si.
 � São projetados para apresentarem a combinação das melhores carac-
terísticas de cada material constituinte.
 � Um bom exemplo é o compósito de fibra de vidro, no qual fibras de 
vidro são incorporadas no interior de um material polimérico. E a fibra 
de vidro adquire a resistência do vidro e a flexibilidade do polímero.
Semicondutores:
 � Possuem propriedades elétricas intermediárias entre as apresentadas 
pelos condutores elétricos e pelos isolantes.
 � Suas características elétricas são extremamente sensíveis à presença de 
minúsculas concentrações de átomos de impurezas, concentrações que 
podem ser controladas ao longo de regiões espaciais muito pequenas.
 � Tornaram possível o advento dos circuitos integrados.
17Propriedades gerais dos materiais
Biomateriais:
 � Todos os materiais acima citados podem ser usados como biomateriais.
 � São empregados em componentes implantados no interior do corpo 
humano para a substituição de partes do corpo doentes ou danificadas.
 � Esses materiais não devem produzir substâncias tóxicas e devem ser 
compatíveis com os tecidos do corpo humano.
Assista no YouTube alguns excelentes vídeos sobre o conteúdo:
 � “Ciência dos Materiais - Aula 01 - Por que estudar Ciência e Engenharia dos Mate-
riais?”, publicado no canal UNIVESP;
 � “Classificação dos materiais e suas propriedades”, publicado no canal Euliane Jesus.
Em relação à dilatação, existem três tipos: linear (notamos em fios), superficial (notamos 
em chapas) e volumétrica (notamos em corpos com volume). Experimentos podem 
ser usados para mostrar a dilatação de forma mais evidente: um deles consiste de uma 
esfera, um anel, uma haste e uma vela. A esfera, quando em temperatura ambiente, 
passa facilmente pelo orifício; quando aquecemos a mesma, ela sofre expansão térmica 
(dilatação volumétrica), não passando mais pelo anel. Podemos chegar ao mesmo 
resultado mantendo a temperatura da esfera e resfriando o anel, que por sua vez 
comprime, impossibilitando a passagem da esfera.
Propriedades gerais dos materiais18
BRIGATTO, G. A. Apostila da disciplina materiais elétricos. Goiânia, UFG, 2017. Disponível 
em: <https://pt.scribd.com/document/343016145/Apostila-de-Materiais-Eletricos- 
pdf>. Acesso em: 26 jun. 2018.
DUTRA, E. S. Notas de aula disciplina materiais para engenharias. Caxias do Sul, FTEC, 2010.
SMITH, W. F.; HASHEMI, J. Fundamentos de engenharia e ciência dos materiais. 5. ed. 
Porto Alegre: AMGH, 2012.
SOARES, G. A. Biomateriais: classificação, seleção e avaliação. [2002]. Disponível em: 
<mesonpi.cat.cbpf.br/e2002/cursos/NotasAula/biomateriais.doc>. Acesso em: 26 
jun. 2018.
Leituras recomendadas
ASKELAND, D. R.; WRIGHT, J. W. Ciência e engenharia dos materiais. 3. ed. São Paulo: 
Cengage Learning, 2015. 
RESENDE, S. M. Materiais e dispositivos eletrônicos. 3. ed. São Paulo: Livraria da Física, 2014. 
SCHMIDT, W. Materiais elétricos: aplicações. São Paulo: Blucher, 2011. v. 3.
SCHMIDT, W. Materiais elétricos: condutores e semicondutores. 3. ed. rev. ampl. São 
Paulo: Blucher, 2010. v. 1. 
SCHMIDT, W. Materiais elétricos: isolantes e magnéticos. 3. Ed. São Paulo: Blucher, 
2011. v. 2. 
SHACKELFORD, J. F. Ciência dos materiais. 6. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2008. 
VAN VLACK, L. H. Princípios de ciência dos materiais. São Paulo: Blucher, 1998.
19Propriedades gerais dos materiais
DICA DO PROFESSOR
Os avanços tecnológicos dependem muito da ciência e da engenharia de materiais, o desafio é 
encontrar materiais eficientes e de menor custo em um mundo tão competitivo e globalizado. 
Para isso, é necessário conhecer bem as características desses materiais.
Assista, a seguir, a dica do professor que aborda este assunto tão importante na atualidade.
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EXERCÍCIOS
1) Qual é a propriedade que diz respeito à disponibilidade do material em permitir um 
fluxo ordenado de cargas livres por seu meio (a chamada corrente elétrica), quando 
este é submetido a uma diferença de potencial (a chamada tensão elétrica)?
A) Rigidez dielétrica.
B) Condutividade elétrica.
C) Permissividade dielétrica.
D) Permeabilidade magnética.
E) Retentividade.
2) Que tipo de materiais são formados por átomos ou moléculas que permanecem muito 
próximos entre si e não se movimentam, apenas vibram em torno de uma posição de 
equilíbrio, adquirindo, desse modo, forma própria e volume constante?
A) Sólidos.
B) Plasma.
C) Líquidos.
D) Gases.
E) Ar comprimido.
3) Qual é a propriedade que descreve a quantidade de massa m de um material 
necessária para ocupar um determinado volume V amostral do material?
A) Condutividade.
B) Retentividade.
C) Massa específica.
D) Elasticidade.
E) Resistência mecânica.
4) A propriedade definida como razão entre a força limite aplicada ao material pela 
área transversal à força aplicada é:
A) Massa específica.
B) Maleabilidade ou plasticidade.
C) Ductibilidade.
D) Dureza.
E) Resistência mecânica.
5) A propriedade em que ocorre transferência de energia térmica da maior para a 
menor temperatura, até que o corpo atinja o equilíbrio térmico (temperatura 
uniforme) é: 
A) Dilatação térmica.
B) Calor específico.
C) Dilatação volumétrica.
D) Condutividade térmica.
E) Dilatação superficial.
NA PRÁTICA
Você sabia que, nos últimos anos, os progressosalcançados na área da saúde, aliados à 
engenharia e a outros ramos da ciência, têm permitido uma grande evolução das técnicas de 
reconstituição das funções totais ou parciais de órgãos e tecidos? Nesse contexto, os 
biomateriais têm ganhado grande importância. Veja.
SAIBA MAIS
Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do 
professor:
Ciência dos Materiais
Assista a este excelente vídeo “Porque estudar Ciência dos Materiais” – Prof. Delson Torikai, 
baseado no livro de William Callister – Ciência e Engenharia dos materiais.
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Aulão de Revisão de Engenharia de Materiais
Nesse vídeo é apresentada uma revisão sobre o conteúdo de engenharia de materiais.
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Propriedades dos Materiais
Confira a videoaula a seguir para compreender melhor a matéria e suas propriedades. Química 
Simples.
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Biomateriais
Leia este excelente artigo sobre Biomateriais: classificação, seleção e avaliação, de Gloria de 
Almeida Soares, Escola de Engenharia e COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro.
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