Alunos : Guilherme Ribeiro da Silva 17005 Renan Bosso Médes 17023 Professor: Élcio Rogério Barrak 01/52

Alunos : Guilherme Ribeiro da Silva 17005 Renan Bosso Médes 17023

Professor: Élcio Rogério Barrak

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IntroduçãoO intuito desse trabalho é denotar a importância de

materiais quem vem sendo pesquisados desde o século XIX a fim de explorar suas propriedades e melhorar o avanço no campo científico.

Para entendermos a estrutura macroscópica de um material devemos estudá–la em nível atômico e molecular.

Guilherme Ribeiro da Silva 17005Renan Bosso Médes 17023

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TópicosCristais-líquidosPolímerosBiomateriaisCerâmicaFenômeno da SupercondutividadeFilmes finos


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Cristais-LíquidosO que são?Cristal-líquido é um material cuja estrutura apresenta

ordenação intermediária entre o sólido e o líquido e assim também se comportam as forças intermoleculares.

Características: O cristal-líquido apresenta propriedades tanto de sólido

(ordem) quanto de líquido (fluidez ).

Exemplo: o benzoato de colesterila acima de 179C é transparente. Entre 145C e 179C é leitoso e possui comportamento líquido- cristalino.


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Cristais-Líquidos

Benzoato de colesterila acima de 179°C (fase líquida )

Benzoato de colesterila entre 145°C e 179°C (aspecto leitoso, fase líquida-cristalina )


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Cristais-Líquidos Tipos de fases líquidas-cristalinas

• Líquido normal: Apresenta suas moléculas orientadas aleatoriamente.

• As moléculas de cristal-líquido normalmente são longas na forma de tubos.

• Há três tipos de fase cristalina líquida dependendo da ordenação:

– cristais-líquidos nemáticos (os menos ordenados): ordenados apenas na direção do eixo longo da molécula;

– cristais-líquidos esméticos: ordenados na direção do eixo longo da molécula e em uma outra dimensão;

– cristais-líquidos colestéricos: ordenados em camadas, conforme uma espiral (os mais ordenados).


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Cristais-Líquidos


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Cristais-LíquidosCristais-líquidos esméticos: normalmente contêm

ligações C=N ou N=N e anéis de benzeno.


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Cristais-LíquidosCristais-líquidos colestéricos: baseados na

estrutura do colesterol:As moléculas em camadas são orientadas em ângulo característico em relação ao das camadas adjacentes para evitar interações repulsivas.


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Cristais-LíquidosUtilidade :Os cristais-líquidos são utilizados como sensores de

pressão e temperatura, e como visores de televisão, notebooks, palm tops, celulares, calculadoras etc...

São utilizados em tais dispositivos pois as fracas interações intermoleculares características dos cristais-líquidos os tornam sensíveis a variações de temperatura, pressão e campos magnéticos.


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Cristais-Líquidos


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PolímerosO que são ?• Os polímeros são moléculas gigantescas, constituídas

de muitas moléculas menores.• As unidades constituintes dos polímeros são

denominadas monômeros.

• Exemplos: plásticos, DNA, proteínas, borracha etc.

• Características:• Existem inúmeros polímeros e cada um apresenta

propriedades e estruturas que são importantes para a utilização no dia a dia.


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PolímerosGuilherme Ribeiro da Silva 17005Renan Bosso Médes 17023

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PolímerosFormação:Polímeros por adição:Um dieno conjugado é somado inúmeras vezes até formar

uma estrutura de tamanho maior.Exemplo: polietileno, formado a partir da junção de várias

moléculas de etileno.


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PolímerosPodemos escrever a equação da reação de

polimerização por adição como segue:


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PolímerosPolímeros por condensação:Quando dois monômeros se unem formando uma

molécula maior e eliminando uma molécula menor, como por exemplo a água.

Exemplo de polimerização por condensação: a formação do náilon.

Obs: Polímeros formados a partir de monômeros diferentes são denominados copolímeros

N

H

H H O C

O

+ N

H

C

O

H O H+


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PolímerosTipos:Elastômero: material que é de alguma forma

elástico. Se uma quantidade moderada de força deformante é adicionada, o elastômero retornará à sua forma original. Útil para fibras.

Plástico: Materiais que podem ser fabricados em vários formatos, geralmente por aplicação de calor e pressão.- Termoplástico: materiais que podem ser moldados

mais de uma vez.- Termocurado: materiais que podem ser moldados

apenas uma vez.


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PolímerosCuriosidade:Plásticos reciclados: Observando a base de um

recipiente de plástico reciclado, notaremos o número e a abreviatura correspondente ao polímero formador do material.


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Polímeros Estruturas e propriedades físicas dos polímeros


Segmento de cadeia do polietileno

A cadeia não está em linha reta (geometria tetraédrica)

Liberdade dos átomos para realizar “giro” (C-C)

A flexibilidade nas cadeias poliméricas fazem com que os materiais poliméricos sejam muito flexíveis.

Grau de cristalinidade é a quantificação da ordenação em um polímero.

O estiramento ou o encolhimento de um polímero pode aumentar sua cristalinidade.

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Polímeros


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Biomateriais O que são? Os biomateriais são quaisquer materiais que têm aplicações

biomédicas. Exemplo: materiais utilizados na obturação de dentes e lentes de

contato.

Características: -Biocompatibilidade: Deve ser capaz de se integrar facilmente ao organismo sem reações inflamatórias. Exigências físicas:

-Os biomateriais devem ser criados para um ambiente específico.-Os materiais devem ser flexíveis e resistentes ao desgaste. As válvulas cardíacas artificiais devem abrir e fechar de 70 a 80 vezes por minuto.


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BiomateriaisExigências químicas:

• Os biomateriais devem ser de grau médico.• Os polímeros são biomateriais muito importantes.


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Biomateriais• Biomateriais poliméricos:

• Biomateriais naturais são os polímeros de açúcares e nucleotídeos.

• Esses polímeros são poliaminoácidos.


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BiomateriaisExemplos de aplicações dos biomateriais: - Substituição e reparos cardíacos;

Válvula cardíaca bifolicular.


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Biomateriais - Implantes vasculares;

Implante vascular de DraconTM


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Biomateriais- Tecido artificial;

• A pele artificial, que cresce em laboratório, é utilizada para o tratamento de pacientes com extensa perda de pele.


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BiomateriaisSubstituições de bacia;

• Uma bola metálica, feita com uma liga de cobalto e cromo, é normalmente utilizada nas substituições de bacias.

• Esta liga é fixada a uma liga de titânio e cimentada com a utilização de um polímero termocurado resistente.

• O acetábulo, que acomoda o fêmur, é revestido com uma camada de polietileno.


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CerâmicasO que são?

Cerâmicas são materiais inorgânicos, sólidos e não metálicos processados em altas temperaturas.

( Keramus, ou seja, coisa queimada )


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CerâmicasTipos:Cristalinas (formas definidas)Não cristalinas (estruturas amorfas)

Apresentam estruturas com ligações covalentes, iônicas ou combinação de ambas (caráter misto: iônico-covalente )


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Cerâmicas


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CerâmicasCaracterísticas Gerais:

Propriedades Térmicas: Estáveis em altas temperaturas e condições severas

Propriedades Elétricas: Podem ser isolantes elétricos (alumina, vidro de sílica (SiO2), semicondutores: SiC, B4C e supercondutores ((La, Sr)2CuO4, TiBa2Ca3Cu4O11 )

Propriedades Mecânicas: duros, resistentes ao desgaste, resistentes a corrosões e frágeis, ou seja, não sofrem deformações plásticas.


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CerâmicasExemplos de Materiais Cerâmicos: Cerâmicas Tradicionais: materiais de origem

argilosa (louça, tijolos refratários, telhas)AbrasivosCimentosVidrosCerâmicas Avançadas: utilizadas em aplicações

eletro-eletrônicos, térmicas, mecânicas, ópticas, químicas e biomédicas


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CerâmicasUtilização:

Por terem tais propriedades, são utilizadas largamente na ciência. Os materiais cerâmicos são utilizados em componentes eletroeletrônicos, em aeronaves, mísseis e espaçonaves.


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CerâmicasEx: Indústria aeroespacial: revestimento exterior de

fibras amorfas de sílica de alta pureza (isolante térmico)


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CerâmicasIndústria de Corte: utilizadas em máquinas criadas

para modelar e cortar ferro e ligas mais duras (alumina reforçada)

Principais materiais: Al2O3, TiC, TiN


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Cerâmicas Indústria Eletrônica: circuitos dos componentes criados à partir de substratos cerâmicos devido à semicondução. Alguns materiais cerâmicos são piezoelétricos, ou seja, criam um potencial elétrico a partir de um esforço mecânico e com isso, são utilizados para controlar frequências em componentes eletroeletrônicos, relógios, geradores de ultrassom.


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CerâmicasPor quê não são utilizadas em larga escala?

Frágeis e quebradiçasDifíceis de fabricar sem defeitoAlto custo de fabricação e confiabilidade do

material


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CerâmicasProcessamento da Cerâmica:

Materiais cerâmicos, geram, aleatoriamente microfissuras (lacunas) não detectáveis durante o processamento. Tais microfissuras são origens de rachaduras e quebras.

Processos:

Sinterização: aquecimento até altas temperaturas e em determinadas pressões a fim de que as partículas finas se unam.

Processo Sol-Gel: obtenção de uma rede de óxidos a partir de polimerizações inorgânicas. As partículas obtidas apresentam alta pureza e homogeneidade.


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CerâmicasCompósitos Cerâmicos:Mistura de dois ou mais materiais para a formação de

um material mais resistente devido a uma melhor interação físico-química.

Método eficiente: adição de fibras (estrutura cujo raio é um no mínimo cem vezes menor que seu comprimento) cerâmicas ao material cerâmico.


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SupercondutividadeO que é?

É a perda da resistência ao fluxo de uma corrente elétrica causada pelo abaixamento da temperatura específica. (Tc K)


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Supercondutividade


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SupercondutividadeEnorme potencial econômico:

Economia de energiaMaior viabilidade em construções de aparatos

tecnológicos que requerem grande quantidade de energia.

Efeito Meissner


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Supercondutividade


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Supercondutores Por que não são utilizados em larga escala? Pois a supercondutividade é encontrada a partir de temperaturas

baixíssimas, limitando seu uso.

Curiosidade:

Em 1986, dois pesquisadores em um laboratório da IBM em Zurique descobriram um material supercondutor cuja temperatura crítica era acima de 90 K. A vantagem de ter material de tal temperatura é que o N2 se liquefaz a 77 K.


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Filmes FinosO que são?

São materiais de pequena espessura (0,1 µm a 300 µm) que cobrem determinados substratos.


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Filmes FinosCaracterísticas:

Ser quimicamente estável,Aderir bem à superfície,Ser uniforme,Ser puro,Ter baixa densidade de imperfeições.


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Filmes FinosUso de filmes finos:

Microeletrônica: condutores, resistores, capacitores


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Filmes FinosÓptica: revestimento de lentes a fim de reduzir a

quantidade de luz refletida a partir das superfícies das lentes.


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Filmes FinosMetais: revestimento em metais

Painéis solares de filmes finos


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Filmes FinosProcessos de Fabricação:

Deposição a vácuo: o material é vaporizado ou evaporado em certa superfície,

Emissão: na qual uma alta voltagem gera átomos energéticos do material a ser depositado,

Deposição por vapor químico: ocorre uma reação química com a substância na fase de vapor em uma superfície, formando um revestimento estável e aderente.


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Filmes Finos

Emissão NanofitasCamadas finas de diamante em um material


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Referências Bibliográficas Química - A Ciência Central - 9ª Edição , Autor: Brown / Lemay /

Bursten Editora: Pearson Education

http://74.125.47.132/search?q=cache:Cj_tDZk3mOsJ:matmec.files.wordpress.com/2008/08/cap13.ppt+Cer%C3%A2mica+Cristalina&cd=11&hl=pt-BR&ct=clnk&gl=br

http://www.quimica.ufpr.br/gqm/processo%20sol-gel.htm

www.abmaco.org.br/compositos.cfm

http://www.seara.ufc.br/especiais/fisica/supercondutividade/supercondutividade2.htm


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