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
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
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
METAIS Propriedades básicas Fortes e podem ser moldados Dúcteis (deformam antes de quebrar) Superfície metálica Bons condutores de corrente elétrica e de calor estribo
OS METAIS NA TABELA PERIÓDICA
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
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
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.
OS POLÍMEROS NA TABELA PERIÓDICA
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.
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.
OS SEMICONDUTORES NA TABELA PERIÓDICA Quando combinados entre si (coluna III-V e II-VI) os metais (quadrados claros) assumem propriedades semicondutoras.
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.
Ciência e Engenharia de Materiais Síntese e Processamento Aplicações Propriedades Microestrutura e Composição (Atômica ou Molecular)
O que tem em comum entre esses produtos? Sabão em pó Pasta de dente Calcáreo CaCO 3 (2000x) Papel
O que tem em comum entre esses produtos? Computador Tubos de vidro Garrafas coloridas Lente Quartzo Pedra de quartzo Fibras de vidro
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.
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.
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.
Seleção de Materiais Ex: Cilindro de armazenamento de gases Requerimento: resistir a altas pressões (14MPa) Metais Cerâmicas Polímeros Semicondutores Compósitos Resistência Flexibilidade Custo
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