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Aula 01 - Introdução Para ter acesso a esse material acesse: 1
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Material para a aula: Copo do IFSC Tampa de panela Polímeros
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Para que serve esta disciplina?
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Como definir qual o melhor material para um determinado fim
Como definir qual o melhor material para um determinado fim? Exemplo: Copo Vidro Cerâmica Plástico Madeira Metal Papel Custo Durabilidade Aparência Finalidade Depende do: 4
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Conceitos básicos 5
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Algo pequeno e indivisível com o qual tudo é feito.
O que é isso? O que é um átomo? Algo pequeno e indivisível com o qual tudo é feito. 6
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Com o uso de microscópios especiais é possível chegar a um aumento (aprox. 100 milhões de vezes) em que praticamente é possível ver um átomo.
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O que são elementos químicos?
São “tipos de átomos”. Os elementos químicos são encontramos na tabela periódica. 8
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Tabela periódica
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Quais são os elementos químicos abaixo?
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Os átomos tem forte tendência de se ligarem
Os átomos tem forte tendência de se ligarem. Quando um grupo de átomos se liga entre si têm-se uma molécula.
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Os átomos se ligam por meio de ligações químicas
Os átomos se ligam por meio de ligações químicas. Basicamente existem 3 tipos de ligações químicas: Ligação iônica Ligação covalente Ligação metálica Isolantes Elétrons em posições fixas Elétrons livres Condutores
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O que é um material? É um “amontoado” de átomos. Exemplos: Uma barra de ferro é composta por átomos de ferro. Um fio de cobre é composto por átomos de cobre.
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O que é Aço? É um elemento químico?
E ferro fundido, o que é?
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Quais foram os conceitos básicos apreendidos?
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Classificação dos Materiais
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Tradicionalmente os materiais podem ser classificados em 3 grupos básicos, você sabe quais são?
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Este esquema é baseado principalmente na constituição química e estrutura atômica.
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Cerâmicas
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Elementos não metálicos
Cerâmicas + Elementos não metálicos Ligações iônicas ou predominantemente iônicas.
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São normalmente óxidos, nitretos e carbetos.
Cerâmicas Com relação ao comportamento mecânico, cerâmicas são duras mas muito frágeis. São normalmente óxidos, nitretos e carbetos. O N C SiO2 H2O, Al2O3 Fe4N, Fe2N WC, SiC
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Quais são as características gerais dos Cerâmicos?
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Características Gerais dos Cerâmicos
Ponto de fusão elevado (Al2O3 2072°C) C 3527oC SiO2 1600oC
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Características Gerais dos Cerâmicos
Em geral são opacos mas podem ser transparentes Dureza elevada Boa resistência à corrosão Densidade média Em geral são isolantes elétricos Isolantes térmicos Boa resistência ao desgaste Biocompatibilidade Frágeis (baixa resistência ao impacto) Maleabilidade ruim
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Materiais Cerâmicos Tipos Exemplos Cerâmica Tradicional Cerâmica Avançada Tijolo, azulejo, porcelana, vidro, cimento, telhas, tijolos refratários. Diamante, óxido de zircônio, óxido de alumínio, carboneto de silício, semi-condutores, fibras ópticas.
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Metais
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Os elétrons não estão ligados a átomos particulares
Metais + Ligação metálica Os elétrons não estão ligados a átomos particulares
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Quais são as características gerais dos Metais?
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Características Gerais dos Metais
Não são transparentes à luz visível Dureza média Boa condutividade térmica e elétrica Boa maleabilidade Boa tenacidade Em geral, resistência à corrosão é ruim Em geral, densidade alta Ponto de fusão ~ 1000oC
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Gálio Tfusão 29,77 °C
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Materiais Metálicos Tipos Exemplos Metais leves
Metais de baixo ponto de fusão Metais nobres Metais refratários Metais resistentes à corrosão Alumínio, Titânio, Magnésio Chumbo, Estanho, Zinco Ouro, Prata, Platina Tungstênio, Molibdênio Cobre, Latão, Bronze, Níquel
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Polímeros
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Polímeros Incluem a família do plástico e da borracha. Possuem estruturas moleculares muito grandes.
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Elementos não metálicos
Polímeros Hidrogênio + Elementos não metálicos Ligação Covalente
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Quais são as características gerais dos Polímeros?
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Características Gerais dos Polímeros
Em geral opacos mas podem ser transparentes Bons isolantes térmicos e elétricos Boa plasticidade e elasticidade Baixa dureza Baixo ponto de fusão (Polietileno 135oC, Nylon 265oC) Resistência à corrosão média Baixa densidade
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Materiais Poliméricos
Tipos Exemplos Latex, pele, DNA, glicose, celulose, lignina, unha, chifre, cabelo, algodão, seda, proteína. Acrílico, isopor, PVC, Policarbonato, Náilon, PET Naturais Sintéticos
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Até agora, nos conhecemos 3 classes básicas de materiais, quais foram?
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Os Compósitos e os Materiais Avançados
Além disso, ainda temos duas subclasses Os Compósitos e os Materiais Avançados
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Compósitos
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Introdução Tecnologias modernas exigem materiais com combinações incomuns de propriedades que não podem ser atendidas pelos materiais convencionais isoladamente. Exemplo: Materiais com baixa densidade mas fortes e rígidos Materiais resistentes à abrasão e ao impacto e que não corroam.
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O que são Compósitos? Material multifásico, obtido da combinação de materiais diferentes a fim de atingir propriedades que os componentes individuais não atingem. A principal característica dos compósitos é que as duas fases presentes são completamente distintas, formando uma interface entre elas.
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Para que serve um Compósito?
Um compósito é projetado para exibir uma combinação das melhores características de cada um dos materiais constituintes de modo a se obter uma otimização das propriedades.
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Resina mais rígida que mantém as fibras unidas
Compósitos Naturais Madeira Fibra de celulose (polímero) Lignina (polímero) Osso Colágeno (polímero) Hidroxiapatita (cerâmica) Flexíveis e resistentes Resina mais rígida que mantém as fibras unidas
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Compósitos Sintéticos
Fibra de vidro Fibras de vidro (cerâmico) Resina epóxi ou poliéster (polímero) Resistentes e rígidas, mas frágeis Dúctil e flexível, mas fraco.
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Boa resistência à tração e aos cisalhamento
Compósitos Sintéticos Concreto Armado Aço (metal) Concreto (cerâmica) Boa resistência à tração e aos cisalhamento Baixa resistência à tração Comportamento frágil
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Compósitos Sintéticos
Compósitos plásticos reforçados por fibra de carbono Fibra de carbono Resina epóxi ou poliéster (polímeros termofixos)
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Compósitos Sintéticos
Compósitos carbono-carbono Fibra de carbono Matriz de carbono Grande resistência mecânica e a fluência alta tenacidade baixa expansão térmica e ótima condutividade térmica.
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Compósitos Sintéticos
Cermets WC (cerâmica) Co ou Ni (metais) Dureza Tenacidade
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Compósitos Sintéticos
Embalagem Tetra Pak
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Compósitos Sintéticos
Folha de Flanders FeSn2
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Materiais Avançados
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Materiais Avançados São materiais tradicionais cujas propriedades foram melhoradas, ou então materiais de alto desempenho recentemente desenvolvidas.
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Materiais Avançados Os materiais avançados podem ser de metais, cerâmicas e polímeros. Em geral são de alto custo. São eles: Semicondutores Biomateriais Materiais Nanoengenheirados
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Resumo da aula
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