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Ciências de Materiais I
Prof. Nilson C. Cruz
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Materiais na nossa vida
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Desenvolvimento = Habilidade de produzir e manipular materiais
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Engenharia de Materiais
Ciência de Materiais Entender as relações entre síntese, processamento, estrutura e propriedades dos materiais. Engenharia de Materiais Como transformar materiais em dispositivos ou estruturas úteis.
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Arranjo de átomos ou íons Tipo de resposta a um estímulo
Estrutura Arranjo de átomos ou íons Propriedade Tipo de resposta a um estímulo
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Propriedades Mecânicas
Força → Deformação (Módulo de elasticidade, resistência) Elétricas Campo elétrico → Corrente (condutividade, constante dielétrica) Térmicas Calor → Aquecimento (Condutividade, calor específico)
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Propriedades Magnéticas
Campo magnético→Magnetização (permeabilidade, susceptibilidade) Ópticas Radiação Eletromagnética→Reflexão (índice de refração, refletividade) Deteriorativas Ambiente→ Reatividade química
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Processamento Síntese
Maneiras de moldar ou modificar Síntese Produção 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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Desempenho Custo Qual a relação peso/resistência?
Qual o efeito sobre a segurança do veiculo? Qual o custo de fabricação? Desempenho Custo 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?
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Classificação dos Materiais
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Metais Elétrons Delocalizados Bons Condutores Não transparentes
Combinação de elementos metálicos (Ligas) Elétrons Delocalizados Bons Condutores Não transparentes Resistentes Moldáveis
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Cerâmicas Isolantes térmico e elétrico (Al2O3) Alta dureza (TiO2)
Materiais inorgânicos metálicos e não metálicos ligados entre si (PZT) Isolantes térmico e elétrico (Al2O3) Alta dureza (TiO2) Resistentes a altas temperaturas
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Polímeros Resistentes Moldáveis
Plásticos formados por longas cadeias carbônicas Leves Flexíveis Propriedades ópticas, elétricas e mecânicas ajustáveis Resistentes Moldáveis
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Compósitos Duros Moldáveis Misturas de diferentes materiais
Propriedades mistas Leves Resistentes Duros Moldáveis
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Semicondutores Si, Ge, GaAs Base da indústria eletrônica
Características elétricas intermediárias entre condutores e isolantes Propriedades extremamente sensíveis à dopagem com impurezas
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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
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