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1 Agenda Apresentação 1. Introdução 2. Visão Histórica e Desenvolvimento Metais, Cerâmicas, Polímeros, Compósitos, Biomateriais, Semicondutores, Materiais Avançados 3. Materiais Tradicionais Materiais Avançados 4. Preço dos Materiais e dos Produtos Acabados 5. Energia e Materiais Agenda Apresentação 1. Introdução 2. Visão Histórica e Desenvolvimento Metais, Cerâmicas, Polímeros, Compósitos, Biomateriais, Semicondutores, Materiais Avançados 3. Materiais Tradicionais Materiais Avançados 4. Preço dos Materiais e dos Produtos Acabados 5. Energia e Materiais 1

2 A IMPORTANCIA DO ESTUDO DOS MATERIAIS Segurança e Bem-estar Nomeação de períodos da Civilização Idade da Pedra Idade do Bronze Idade do Ferro A preocupação com o meio ambiente Importância Socioeconômica Apresentação 1. Introdução 2. Visão Histórica e Desenvolvimento Metais, Cerâmicas, Polímeros, Compósitos, Biomateriais, Semicondutores, Materiais Avançados 3. Materiais Tradicionais Materiais Avançados 4. Preço dos Materiais e dos Produtos Acabados 5. Energia e Materiais Organização atômica Cristalina ou Amorfa Ordem reduz energia livre por volume Direciona e define ligações atômicas Agrupa átomos em pacotes de menor tamanho possível (Célula Unitária) Rede cristalina formada por sequência de células unitárias Principal forma amorfa sólida é a Vítrea 2

3 FORMAÇÃO DE ESTRUTURA CRISTALINA DEPENDE DE: Valência Tipo de ligação entre elementos Condições ambientais de formação Ex: Formas alotrópicas do carbono Formas regulares espaciais Diferentes tipos de cristalização Sistema de cristalização Cúbico Tetragonal Ortorrômbico Hexagonal Romboédrico ou Trigonal Monoclínico Triclínico Eixos a = b = c a = b c a b c a a = b c a = b = c a b c a a b c a Ângulos entre os eixos α = β = γ = 90º α = β = γ = 90º α = β = γ = 90º α = β = 90º; γ = 120º α = β = γ 90º α = γ = 90º; β 90º α β γ(todos 90º) História: Forno de Alta Temperatura ( a.c.) Início da Era Cristã: 7 metais conhecidos Números 31: 22,23: Somente o ouro e a prata, o cobre, o ferro, o estanho e o chumbo, tudo o que se processa com fogo, deveis passar pelo fogo, e tem de ser limpo Taoístas - Yin Yang Século II 3

4 Propriedades: Bons condutores Resistentes Deformáveis Usados em Estruturas 1º Metal a ser utilizado Martelado a frio Instrumentos de Caça e Ferramentas 4500 a.c. na Tailândia Liga: Estanho e Cobre Ferramentas e armas mais baratas e duráveis (substitui o Cobre) Estanho: disponibilidade Importação de regiões vizinhas Idade do Bronze 2000 a.c a.c 4

5 1000 a.c. Mais comum dos metais Encontrado em misturas (Minério de ferro) Componente do Aço Mais resistência Interesse na produção pelas qualidades Produção de aço com teor mais baixo de carbono (em 1856) Inaugurada Idade do Aço Homogeneidade na distribuição de carbono Muito leve Bom condutor elétrico Descoberto em 1825 Difícil separação do minério (método de eletrólise desenvolvido por Charlie Hall, em 1886) Resistente à oxidação 5

6 História: Argila potes e hábitos Civilizações armazenagem de alimento Destaques: Dinastia Ming e pré-colombianos na América do Sul Vidros: 4000 a.c. e 1500 a. C. Cerâmica Avançada Propriedades: Duros Frágeis De Predominantemente Iônicos a Predominantemente Covalentes Resistentes a ambientes corrosivos Isolantes térmicos e Elétricos História: Segunda metade do séc. XIX Polímeros Modificados Tipos Verniz: 1000 a.c. Ford EcoSport 6

7 Naturais a borracha; os polissacarídeos, como celulose, amido e glicogênio; e as proteínas Sintéticos derivados de petróleo infinidade de desenhos possíveis O tamanho e composição química podem ser manipulados TABELA DE POLÍMEROS: Propriedades: Leveza e facilidade de transporte Resistência química Resistência às Intempéries Flexibilidade Arquitetônica Durabilidade Fácil Manutenção Resistência Mecânica Feito sob medida 7

8 O que é? Utilidades? O que é? Utilidades? O que é? Utilidades? 8

9 Apresentação 1. Introdução 2. Visão Histórica e Desenvolvimento Metais, Cerâmicas, Polímeros, Compósitos, Biomateriais, Semicondutores, Materiais Avançados 3. Materiais Tradicionais Materiais Avançados 4. Preço dos Materiais e dos Produtos Acabados 5. Energia e Materiais Avanço tecnológico: Classificação através do grau de conhecimento científico no desenvolvimento Níveis Científicos: Materiais naturais; Materiais desenvolvidos empiricamente; Materiais desenvolvidos com auxílio qualitativo; Materiais projetados. Apresentação 1. Introdução 2. Visão Histórica e Desenvolvimento Metais, Cerâmicas, Polímeros, Compósitos, Biomateriais, Semicondutores, Materiais Avançados 3. Materiais Tradicionais Materiais Avançados 4. Preço dos Materiais e dos Produtos Acabados 5. Energia e Materiais 9

10 Preocupação com os custos MATERIAL PREÇO (US$/t) Diamante industrial de alta qualidade Platina Ouro Titânio Alumínio Aço inoxidável Vidro 750 Borracha sintética Borracha natural 870 Polietileno PVC Fibra de vidro Fibra de carbono Vigas de concreto reforçado 330 Cimento 70 PRODUTO Casas Navios Automóveis Bicicletas Eletrodomésticos Calçados esportivos Aeronave civil Satélites CUSTO

11 Apresentação 1. Introdução 2. Visão Histórica e Desenvolvimento Metais, Cerâmicas, Polímeros, Compósitos, Biomateriais, Semicondutores, Materiais Avançados 3. Materiais Tradicionais Materiais Avançados 4. Preço dos Materiais e dos Produtos Acabados 5. Energia e Materiais A produção e o preço dos materiais estão estritamente relacionados com o consumo de energia. 15 a 25% de toda energia primária utilizada nas economias industrializadas. Material Aço bruto Ferro fundido Alumínio Bronze Cobre Chumbo Cimento Concreto reforçado Cerâmica tradicional Vidro plano Fibra de vidro Polipropileno Poliestireno Polietileno Policloreto de vinila Papel Energia consumida (GJ/t) 9, ,5-8,1 8,3-14,4 3,4-6,

12 Material Alumínio Aço e ferro Cobre Borracha Chumbo Papel Zinco Economia de energia (% comparada ao consumo no processamento primário) hp?artigo= Halliday, D.; Resnick, R.; Walker, J. Fundamentos de Física - volume 3, eletromagnetismo. Padilha, A. F. Materiais de engenharia microestrutura, propriedades. Sid Meier s Civilization III by Firaxis Games, Inc. Bíblia Sagrada 12

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