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COMUNICAÇÃO TÉCNICA ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Nº 174996
Materiais cerâmicos: da pré hitória à atualidade Cátia Fredericci
Palestra apresentada na UNESP, 2017, Guaratinguetá-SP.
A série “Comunicação Técnica” compreende trabalhos elaborados por técnicos do IPT, apresentados em eventos, publicados em revistas especializadas ou quando seu conteúdo apresentar relevância pública. ___________________________________________________________________________________________________
Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo S/A - IPT
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www.ipt.br
MATERIAIS CERÂMICOS:
DA PRÉ HSITÓRIA À
ATUALIDADE
Profa. Dra, Catia Fredericci
Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo - IPT
SUMÁRIO
PRE HISTÓRIA
CERAMICA TRADICICIONAL
REFRATÁRIOS
VIDROS
REVESTIMENTOS
BIOMATERIAIS
CERAMICA TÉCNICA – CERÂMICAS ESPECIAIS
Perspectiva Histórica
- Com o domínio do fogo surgiu a possibilidade da cerâmica, da metalurgia e
do vidro. https://aplicweb.feevale.br/site/files/documentos/pdf/32246.pdf - A Evolução dos Materiais. Parte1: da Pré-história ao Início da Era
Moderna
https://pt.wikibooks.org/wiki/Civiliza%C3%A7%C3%B5es_da_Antiguidade/O_homem_sedent%C3%A1rio
Esse material, que é feito de barro, sais e óxidos é talvez o mais antigo feito pelo ser humano.
Há resquícios que mostram que muitas civilizações da Antiguidade já usavam cerâmica. Mas,
recentemente, foi encontrada a prova da cerâmica mais antiga do mundo. Encontrada na caverna
de Xianrendong, que fica na China, por meio de estudos como a datação isotópica, pôde-se
verificar que a peça encontrada tem 20 mil anos de idade. Os estudos arqueológicos mostram
que essa caverna foi habitada entre 29 mil e 17,5 mil anos atrás.
http://clickeaprenda.uol.com.br/portal/mostrarConteudo.php?idPagina=31052
Estabilização Eletrostática
H2O + Na2SiO3
Callister,W.D. –Ciencia e Engenharia de Materiais – Uma Introdução – LTC, 2008 – Cap. 12.
Quando o homem começou deixar a vida nômade para
a vida sedentária, tornou-se importante o fornecimento
de alimentos. O favorecimento da agricultura e o
manejo do solo levaram ao desenvolvimento dos vasos
cerâmicos.
Torno
http://www.todacultura.com/ceramica/torno.htm
HC - Inventos da
Antiguidade - Medicina
Primitiva - YouTube
http://www.ceramicastefani.com.br/produtos/premium.html
http://blogartecedvf.blogspot.com.br/2011/09/arte-grega.html
Ceramics : What, Why and How? https://www.youtube.com/watch?v=wckFUD44Jo8
Ceramics : What, Why and How? https://www.youtube.com/watch?v=wckFUD44Jo8
Ceramics : What, Why and How? https://www.youtube.com/watch?v=wckFUD44Jo8
Ceramics : What, Why and How? https://www.youtube.com/watch?v=wckFUD44Jo8
Calcopirita – CuFeS2
Cuprita – Cu2O
https://ferrelljenkins.wordpress.com/2008/10/28/copper-smelting-in-10th-century-bc-edom/
https://www.dreamstime.com/royalty-free-stock-images-smelting-furnace-
remnants-ancient-copper-timna-national-park-israel-image35395139
Como a maioria dos metais, o ferro não é encontrado na crosta terrestre em seu
estado elementar, e sim combinado com oxigênio (Fe2O3 – hematita) e enxofre (FeS
– pirita). Mineral limonita (Fe(OH)3.nH2O).
https://aplicweb.feevale.br/site/files/documentos/pdf/32246.pdf - A Evolução dos Materiais. Parte1: da Pré-história ao Início da Era
Moderna
https://www.youtube.com/watch?v=4i_51E2hU4Y medicina
Beehive coke oven – forno colméia
Abandoned beehive coke ovens near the ghost town
of Cochran, Arizona
Séc. XIX – Processo Bessemer
O processo de Bessemer foi o primeiro processo industrial de baixo custo para a
produção em massa de aço a partir de ferro gusa fundido. O processo foi
nomeado em homenagem ao seu inventor, Henry Bessemer, que registrou uma
patente do mesmo em 1855.
Conversor Bessemer, Museu de Kelhan Island, Sheffield, Inglaterra.
Henry Bessemer
https://pt.wikipedia.org/wiki/Processo_de_Bessemer
A Guerra da Criméia foi uma grande fonte de motivação para Bessemer desenvolver sua técnica de
refino famosa.
https://carlosesilva.wordpress.com/2012/07/20/processo-bessemer-producao-do-aco/
Processo Bayer (Karl Josef Bayer em 1888)
Bauxita : minério de alumínio – 35 a 45% de óxido – composto basicamente por gibbsita
– Al(OH)3 e boehmita – AlO(OH).
Do século XX até a Segunda Guerra Mundial
www.abceram.org.br
VIDROS – a.C.- Método do Núcleo de areia
Vidro Natural - Obsidiana
Descoberta do Sopro
No séc. II a.C foi inventado, em Sidon, a cana de soprar o vidro. A importância que
representou a incorporação desta nova técnica à fabricação de vidro, somente é
comparável com os modernos sistemas automáticos de conformação de vidro que
aconteceu 20 séculos depois.
Copo e jarra séc.I d.C
http://www.keyway.ca/htm2001/20010416.htm
Zanotto E.D - Do cathedral glasses flow? Am. J. Phys. 66 (5), May 1998.
Vidro Plano Soprado – séc. I d.C.
Não se conseguia círculo maior que 1,5 m de diâmetro e o centro,
onde se localizava a ponteira de apoio, ficava marcado e deveria ser
desprezado.
Vidro é um sólido, não cristalino, que apresenta o fenômeno de transição vítrea
Vidros escorrem a temperatura ambiente????
Palácio de Versailles
No século 19 foi iniciada a fabricação do espelho de prata. Em 1835 foi publicado por Justus von
Liebig "[...] quando se mistura aldeído com uma solução de nitrato de prata e aquece-se, a prata é
depositada sobre as paredes de vidro, resultando em um espelho brilhante“.
http://www.artecedraz.com.br/?product=vidro-fantasia-artico
Video 1
Fusão
Refratários – ZrO2-Al2O3-SiO2 - ZAS
Processo Float – Vidro Plano
Soda-Cal Silica
Borosilicato
Lamparinas
Farol Locomotivas
Vidro soda-cal quebrava muito por causa do aquecimento/refsriamento.
Cientistas da Pilkington iniciram estudo para melhorar a propriedade
térmica do vidro e, em 1912 formularam um vidro resistente a base de
SiO2-B2O3 (marca registrada Nanox). Littleton que trabalhava no projeto,
deu a sua esposa um vidro borosilicato e pediu que ela fizesse um bolo, e
funcionou. A composição foi um pouco modificada e surgiu o Pyrex
(1915) Pyre (pyra do grego = fogo) e ex do Nanox.
Material frágil
Material Dúctil
Propriedade mecânica
Como aumentar resistência mecânica ou ao choque térmico ?
Têmpera Térmica
KNO3 fundido
Têmpera Química
Gorilla® Glass - Corning
https://www.youtube.com/watch?v=8u19nNkFmv4
Vidros Anti reflexos
Vidros Low-e ou de baixa emissividade
Vidros Refletores
Fibra Ótica
Deposição Química de Vapor (MCVD)
https://www.oficinadanet.com.br/artigo/redes/o-que-e-fibra-otica-e-como-funciona
Fibras Ópticas
➨ No final dos anos 50, o pesquisador norte-americano Donald Stookey, da empresa Corning Glass, conduzia pesquisas com vidros fotocromáticos, desses que escurecem com a luz. Ele percebeu que havia deixado, por esquecimento, um par de lentes de óculos durante toda a noite num forno aquecido. Essas lentes ficaram opacas, completamente cristalizadas, muito mais resistentes, que ele acabou chamando de vitrocerâmica (glass ceramic).
Cer. Bulletin, 68[11], 1989, 1926-1930.
Cooktop - Schott
Espelhos para telescópios – Schott – Alemanha.
Técnicas de Conformação de Vidros
Processos de Conformação de Vidros
Sopro Prensagem Laminação
“Float”
Conf. Fibras
REVESTIMENTOS CERÂMICOS
Pedra polida , lisa
Callister Jr. W.D – Materials Science and Engineering: An Introduction, John Wiley & Sons, 7th. Ed., 2007
Alumina Translúcida - Aplicação
Braquetes
Lâmpadas
Biomateriais – Hidroxiapatita, Alumina e Zircônia
Nossos ossos e dentes contêm materiais cerâmicos (hidroxiapatita - (Ca10(PO4)6(OH)2).
Corte na articulação do Quadril
Bioinerte – não há reação do material
com o tecido – Al2O3 e ZrO2
Bioativo – há reação do material com
o tecido – Hidroxiapatita e Biovidro
Demonstração esquemática do aumento de tenacidade por transformação: (a) uma trinca antes da
indução da transformação de fases das partículas de ZrO2, (b) parada da trinca devida à
transformação de fases induzida pela tensão
Os materiais compósitos com matriz cerâmica elevam as tenacidades à fratura até entre
aproximadamente 6 e 20 MPa
Biovidros - Biomateriais
Em 1967 Hench (Universidade da Flórida/Estados Unidos) foi convidado pelo exército americano a desenvolver materiais para próteses melhores que os existentes na época e ficou envolvido com uma nova área de pesquisa: biovidros “ Por que o corpo rejeita determinados materiais” ? Se o osso contém cálcio e fósforo, talvez não rejeite vidros ou cerâmicas que contenham esses elementos!!!
Cerâmicas Avançadas
Selos mecânicos: www.macea.com.br
Indústria têxtil -www.macea.com.br
www.engecer.com.br
Rolamentos e Facas www.macea.com.br, www.certec.com.br
Ignidores www.macea.com.br
ZrO2 e Si3N4
Figura 1 – Classificação dos materiais cerâmicos com base em
sua aplicação.
Callister,W.D. –Ciencia e Engenharia de Materiais – Uma Introdução – LTC, 2008.
