Ciências de Materiais I - Prof. Nilson – Aula 1
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Ciências de Materiais IProf. Nilson C. Cruz
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www.sorocaba.unesp.br/gpmMateriais na nossa vida
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Desenvolvimento = Habilidade de produzir e manipular materiais
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Ciência de MateriaisEntender as relações entre síntese,
processamento, estrutura e propriedades dos materiais.
Engenharia de MateriaisComo transformar materiais em
dispositivos ou estruturas úteis.
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EstruturaArranjo de átomos ou íons
PropriedadeTipo de resposta a um estímulo
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PropriedadesMecânicasForça → Deformação (Módulo de elasticidade, resistência)
ElétricasCampo elétrico → Corrente (condutividade, constante dielétrica)
TérmicasCalor → Aquecimento (Condutividade, calor específico)
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Propriedades
MagnéticasCampo magnético→Magnetização (permeabilidade, susceptibilidade)
ÓpticasRadiação Eletromagnética→Reflexão (índice de refração, refletividade)
DeteriorativasAmbiente→ Reatividade química
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ProcessamentoManeiras de moldar ou modificar
SínteseProdução a partir de componentes
naturais ou não
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Processamento, Síntese↓
Estrutura
↓Propriedades
↓Desempenho
$!!!
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Porque estudar materiais? Seleção: - condições de aplicação (resistência x ductibilidade)
- deterioração (resistência x temperatura)
- custo (bom x caro)
Conhecimentomelhor escolha
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A: Composição •Ferro?•Alumínio?•Ligas?•Em quais quantidades?
C: Síntese•Como controlar o processo para produzir aço com alta resistência e conformabilidade?•Como produzir um chassis aerodinâmico?
B: Microestrutura•Quais características da estrutura limitam a resistência e a conformabilidade?•O que controla a resistência?
Desempenho
Custo
•Qual a relação peso/resistência?•Qual o efeito sobre a segurança do veiculo?•Qual o custo de fabricação?
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Classificação dos Materiais
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•Combinação de elementos metálicos (Ligas)
•Elétrons Delocalizados
•Bons Condutores
•Não transparentes
•Resistentes
•Moldáveis
Metais
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•Materiais inorgânicos metálicos e não metálicos ligados entre si (PZT)
•Isolantes térmico e
elétrico (Al2O3)
•Alta dureza (TiO2)
•Resistentes a altas temperaturas
Cerâmicas
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•Plásticos formados por longas cadeias carbônicas
•Leves
•Flexíveis
•Propriedades ópticas, elétricas e mecânicas ajustáveis
•Resistentes
•Moldáveis
Polímeros
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•Misturas de diferentes materiais
•Propriedades mistas
•Leves
•Resistentes
•Duros
•Moldáveis
Compósitos
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•Si, Ge, GaAs
•Base da indústria eletrônica
•Características elétricas intermediárias entre condutores e isolantes
•Propriedades extremamente sensíveis à dopagem com impurezas
Semicondutores
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Alguns desafios:Energia Nuclear: combustível, contenção, resíduos
Transportes: redução de peso, aumento da temperatura do motor
Energia Solar
Processos menos poluentes
Reciclagem
Matérias primas alternativas
Materiais Biocompatíveis