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Agenda Apresentação

2. Visão Histórica e Desenvolvimento

Metais, Cerâmicas, Polímeros, Compósitos, Biomateriais, Semicondutores, Materiais Avançados

3. Materiais Tradicionais × Materiais Avançados

4. Preço dos Materiais e dos Produtos Acabados

5. Energia e Materiais

1. Introdução

Agenda Apresentação

2. Visão Histórica e Desenvolvimento

Metais, Cerâmicas, Polímeros, Compósitos, Biomateriais, Semicondutores, Materiais Avançados

3. Materiais Tradicionais × Materiais Avançados

4. Preço dos Materiais e dos Produtos Acabados

5. Energia e Materiais

1. Introdução

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A IMPORTANCIA DO ESTUDO DOS MATERIAIS• Segurança e Bem-estar• Nomeação de períodos da Civilização

Idade da PedraIdade do BronzeIdade do Ferro

• A preocupação com o meio ambiente• Importância Socioeconômica

Apresentação

2. Visão Histórica e DesenvolvimentoMetais, Cerâmicas, Polímeros, Compósitos, Biomateriais, Semicondutores, Materiais Avançados

3. Materiais Tradicionais × Materiais Avançados

4. Preço dos Materiais e dos Produtos Acabados

5. Energia e Materiais

1. Introdução

• Organização atômica Cristalina ou Amorfa• Ordem reduz energia livre por volume• Direciona e define ligações atômicas• Agrupa átomos em pacotes de menor tamanho

possível (Célula Unitária)• Rede cristalina formada por sequência de

células unitárias• Principal forma amorfa sólida é a Vítrea

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FORMAÇÃO DE ESTRUTURA CRISTALINA DEPENDE DE:

• Valência• Tipo de ligação entre elementos• Condições ambientais de formação

Ex: Formas alotrópicas do carbono

• Formas regulares espaciais

α ≠ β ≠ γ (todos ≠ 90º)a ≠ b ≠ c ≠ aTriclínico

α = γ = 90º; β ≠ 90ºa ≠ b ≠ c ≠ aMonoclínico

α = β = γ ≠ 90ºa = b = cRomboédricoou Trigonal

α = β = 90º; γ = 120ºa = b ≠ cHexagonal

α = β = γ = 90ºa ≠ b ≠ c ≠ aOrtorrômbico

α = β = γ = 90ºa = b ≠ cTetragonal

α = β = γ = 90ºa = b = cCúbico

Ângulos entre os eixosEixosSistema de cristalização

Diferentes tipos de cristalização

História:• Forno de Alta Temperatura (5000-3000 a.C.)• Início da Era Cristã: 7 metais conhecidos

Números 31: 22,23:“Somente o ouro e a prata, o cobre, o ferro, oestanho e o chumbo, tudo o que se processa com fogo, deveis passar pelo fogo, e tem de ser limpo”

Taoístas - Yin Yang – Século II

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• Propriedades:• Bons condutores • Resistentes• Deformáveis• Usados em Estruturas

• 1º Metal a ser utilizado

• Martelado a frio

• Instrumentos de Caça e Ferramentas

• 4500 a.C. na Tailândia

• Liga: Estanho e Cobre

• Ferramentas e armas

mais baratas e duráveis

(substitui o Cobre)

• Estanho: disponibilidade

• Importação de regiões vizinhas

• Idade do Bronze 2000 a.C. – 1200 a.C

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• 1000 a.C.

• Mais comum dos metais

• Encontrado em misturas

•(Minério de ferro)

• Componente do Aço

• Mais resistência

• Interesse na produção

pelas qualidades

• Produção de aço com teor

mais baixo de carbono (em 1856)

• Inaugurada Idade do Aço

• Homogeneidade na

distribuição de carbono

• Muito leve

• Bom condutor elétrico

• Descoberto em 1825

• Difícil separação do minério (método de eletrólise desenvolvido por Charlie Hall, em 1886)

• Resistente à oxidação

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História:Argila – potes e hábitosCivilizações – armazenagem de alimento

Destaques: Dinastia Ming e pré-colombianos na América do Sul

Vidros: 4000 a.C. e 1500 a. C.Cerâmica Avançada

Propriedades:• Duros

• Frágeis

• De Predominantemente Iônicos a Predominantemente Covalentes

• Resistentes a ambientes corrosivos

•Isolantes térmicos e Elétricos

História:

• Segunda metade do séc. XIX• Polímeros Modificados• Tipos• Verniz: 1000 a.C.• Ford EcoSport

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Naturaisa borracha; os polissacarídeos, como celulose, amido e glicogênio; e as proteínas

Sintéticosderivados de petróleoinfinidade de desenhos possíveisO tamanho e composição química podem ser manipulados

TABELA DE POLÍMEROS:

Propriedades:Leveza e facilidade de transporte Resistência química Resistência às Intempéries Flexibilidade Arquitetônica DurabilidadeFácil Manutenção Resistência Mecânica Feito sob medida

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• O que é?

• Utilidades?

• O que é?

• Utilidades?

• O que é?

• Utilidades?

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Apresentação

2. Visão Histórica e Desenvolvimento

Metais, Cerâmicas, Polímeros, Compósitos, Biomateriais, Semicondutores, Materiais Avançados

3. Materiais Tradicionais ×

Materiais Avançados4. Preço dos Materiais e dos Produtos Acabados

5. Energia e Materiais

1. Introdução

Avanço tecnológico:

Classificação através do grau de conhecimento científico no desenvolvimento

Níveis Científicos:Materiais naturais;Materiais desenvolvidos empiricamente;Materiais desenvolvidos com auxílio qualitativo;Materiais projetados.

Apresentação

2. Visão Histórica e Desenvolvimento

Metais, Cerâmicas, Polímeros, Compósitos, Biomateriais, Semicondutores, Materiais Avançados

3. Materiais Tradicionais × Materiais Avançados

4. Preço dos Materiais e dos Produtos Acabados5. Energia e Materiais

1. Introdução

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• Preocupação com os custos

MATERIAL PREÇO (US$/t) Diamante industrial de alta qualidade 500.000.000 Platina 16.500.000 Ouro 14.500.000 Titânio 8.300 Alumínio 2.400 Aço inoxidável 2.700 Vidro 750 Borracha sintética 1.400 Borracha natural 870 Polietileno 1.100 PVC 1.000 Fibra de vidro 1.500 Fibra de carbono 45.000 Vigas de concreto reforçado 330 Cimento 70

15000Satélites

1000Aeronave civil

15-60Calçados esportivos

40-100Eletrodomésticos

15-25Bicicletas

10Automóveis

5Navios

1Casas

CUSTOPRODUTO

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2. Visão Histórica e Desenvolvimento

Metais, Cerâmicas, Polímeros, Compósitos, Biomateriais, Semicondutores, Materiais Avançados

3. Materiais Tradicionais × Materiais Avançados

4. Preço dos Materiais e dos Produtos Acabados

5. Energia e Materiais

1. Introdução

• A produção e o preço dos materiais estão estritamente relacionados com o consumo de energia.

• 15 a 25% de toda energia primária utilizada nas economias industrializadas.

59Papel

67-92Policloreto de vinila

80-120Polietileno

96-140Poliestireno

108-113Polipropileno

43-64Fibra de vidro

14-20Vidro plano

3,4-6,0Cerâmica tradicional

8,3-14,4Concreto reforçado

4,5-8,1Cimento

28-54Chumbo

72-118Cobre

97Bronze

83-330Alumínio

58-360Ferro fundido

9,8-47Aço bruto

Energia consumida (GJ/t)Material

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60Zinco

64Papel

65Chumbo

71Borracha

85Cobre

65Aço e ferro

92Alumínio

Economia de energia (% comparada ao consumo no processamento

primário)

Material

• http://www.abmaco.org.br/compositos.cfm• http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.p

hp?artigo=010160050119• http://www.gorni.eng.br/• http://www.metalmat.ufrj.br• http://pt.wikipedia.org/• Halliday, D.; Resnick, R.; Walker, J. Fundamentos de

Física - volume 3, eletromagnetismo.• Padilha, A. F. Materiais de engenharia – microestrutura,

propriedades.• Sid Meier´s Civilization III by Firaxis Games, Inc.• Bíblia Sagrada