APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA MCC1001 AULA 1

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1 APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA MCC1001 AULA 1 Disciplina: Materiais de Construção I Professora: Dr. a Carmeane Effting 1 o semestre 2014 Centro de Ciências Tecnológicas Departamento de Engenharia Civil

2 CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS Composição química e estrutura atômica METAIS CERÂMICOS POLÍMEROS OUTROS GRUPOS DE MATERIAIS IMPORTANTES NA ENGENHARIA COMPÓSITOS SEMICONDUTORES BIOMATERIAIS Combinação de 2 ou + materiais Características elétricas peculiares Implantados no interior do corpo humano

3 TIPOS DE MATERIAIS Metais: Fe, Au, aço (liga Fe-C), latão (liga Cu, Zn) Cerâmicas: Vidros, argilas, cimento Polímeros: Plásticos, polietileno (-C 2 H 4 -) n, neoprene Compósitos: Fibra de vidro, concreto Semicondutores: Si, GaAs

4 METAIS Propriedades básicas Fortes e podem ser moldados Dúcteis (deformam antes de quebrar) Superfície metálica Bons condutores de corrente elétrica e de calor estribo

5 OS METAIS NA TABELA PERIÓDICA

6 CERÂMICAS E VIDROS Propriedades básicas São uma combinação de metais com C, N, O, P e S São altamente resistentes a temperatura (refratários) São isolantes térmicos e elétricos São frágeis (quebram sem deformar) São menos densas do que metais (mais porosas) Podem ser transparentes

7 AS CERÂMICAS NA TABELA PERIÓDICA Cerâmicas são formadas por combinação de metais (quadrados mais claros) com os elementos C, N, O, P e S. Si e Ge são semicondutores mas são usados em cerâmicas de forma equivalente a metais

8 POLÍMEROS Propriedades básicas São sintéticos - feitos pelo homem Possuem baixa densidade e podem ser extremamente flexíveis - plásticos, borrachas São formados por um número bem limitado de elementos. C e H, O (acrílicos), N (nylons), F (fluor-plásticos) e (silicones) Si São leves e não frágeis. Em geral são menos resistentes do que os metais e cerâmicas. Possuem estruturas moleculares muito grandes.

9 OS POLÍMEROS NA TABELA PERIÓDICA

10 COMPÓSITOS Combinação de metais, cerâmicas e polímeros Preservam as propriedades boas dos componentes e possuem propriedades superiores às de cada componente separado. Fibra de Vidro Madeira Concreto Exemplo: fibras de vidro incorporadas em um material polimérico. A fibra de vidro adquire resistência do vidro e flexibilidade do polímero.

11 Propriedades básicas SEMICONDUTORES Todos os componentes eletrônicos do computador Condutividade finamente controlada pela presença de impurezas - dopantes. Podem ser combinados entre si para gerar propriedades eletrônicas e óticas sob medida. Os semicondutores tornaram possível o advento dos circuitos integrados, que revolucionaram as indústrias de produtos eletrônicos e de computadores.

12 OS SEMICONDUTORES NA TABELA PERIÓDICA Quando combinados entre si (coluna III-V e II-VI) os metais (quadrados claros) assumem propriedades semicondutoras.

13 BIOMATERIAIS Empregados em componentes implantados no interior do corpo humano para a substituição de partes do corpo doentes ou danificadas Esses materiais devem ser compatíveis com os tecidos do corpo. Todos os materiais citados anteriormente podem ser usados como biomaterais.

14 Ciência e Engenharia de Materiais Síntese e Processamento Aplicações Propriedades Microestrutura e Composição (Atômica ou Molecular)

15 O que tem em comum entre esses produtos? Sabão em pó Pasta de dente Calcáreo CaCO 3 (2000x) Papel

16 O que tem em comum entre esses produtos? Computador Tubos de vidro Garrafas coloridas Lente Quartzo Pedra de quartzo Fibras de vidro

17 Materiais Processos e Meio-Ambiente Metais e Ligas Cerâmicas e Vidros Tecidos Naturais Semicondutores e supercondutores Materiais Poliméricos: roupas sensíveis à luz e ao calor Bioengenharia: Implantes, reconstituição de tecidos, substituição de órgãos Madeiras e vegetais Materiais Multifuncionais Nanomateriais: Pigmentos de tintas, catalisadores, memórias, remédios inteligentes.

18 Relação Estrutura x Propriedades As propriedades cotidianas dos materiais dependem: da estrutura em escala atômica- nanoestrutura da microestrutura (estrutura em escala intermediária) Alumínio (estrutura cúbica) Ambos são metais mas o Al é mais dúctil devido à estrutura cúbica Magnésio (estrutura hexagonal) 50 µm Fibras de vidro em uma matriz de polímero.

19 Ex: alumina porosa e não-porosa Poli-cristal Grão ou cristal Poros 50 µm 50 µm A presença de poros causa espalhamento de luz e o material se torna opaco. A eliminação dos poros através da adição de 0.1% de MgO gera um material translúcido. Lâmpada de vapor de sódio. O gás em alta temperatura (1000ºC) é guardado dentro de um cilindro translúcido de alumina.

20 Seleção de Materiais Ex: Cilindro de armazenamento de gases Requerimento: resistir a altas pressões (14MPa) Metais Cerâmicas Polímeros Semicondutores Compósitos Resistência Flexibilidade Custo

21 Seleção de Materiais Ex: Vaso de pressão de uma aeronave Requerimento: resistir a altas pressões e ser leve Aqui o custo é menos importante do que a funcionalidade Prefere-se um material leve e forte, mesmo sendo caro. Metais Cerâmicas Polímeros Semicondutores Compósitos Resistência Flexibilidade Leveza