Aula 1 _ Introdução à Ciência e Tecnologia dos Materiais

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CIÊNCIA E TECNOLOGIA 
DOS MATERIAIS
Prof. Rialberth Cutrim
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Sala: 
RMCUTRIM
QUESTÃO 1
“Não existe avanço tecnológico sem o avanço no estudo 
dos materiais.”
 VERDADEIRA
 FALSO
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QUESTÃO 1
“Não existe avanço tecnológico sem o avanço no estudo 
dos materiais.”
 VERDADEIRA
 FALSO
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PERSPECTIVA HISTÓRICA
• A utilização de materiais tornou-se um processo de seleção, isto
é, decidia-se qual era o material mais adequado para uma dada
aplicação em virtude das suas características.
• Ao mesmo tempo, os cientistas compreenderam as relações
entre os elementos estruturais dos materiais e suas propriedades.
• Desta forma vários materiais foram desenvolvidos com
características relativamente específicas. Estes incluem metais,
plásticos, vidros e fibras.
“Um avanço na compreensão de um tipo de material 
é frequentemente o precursor do progresso de uma 
tecnologia”, ou seja, à medida que os materiais se 
desenvolvem a tecnologia evolui junto.”
QUESTÃO 2
Sobre a relação Estrutura x Propriedade pode-se 
afirmar corretamente:
a) O termo ‘estrutura’ relaciona-se ao arranjo dos componentes 
macroscópicos dos materiais.
b) Estrutura microscópica engloba a organização dos átomos 
ou moléculas em relação uns aos outros.
c) Propriedade é uma peculiaridade do material em termos do 
tipo e da intensidade da reposta a um estímulo específico 
que lhe é imposto.
d) Propriedades elétricas podem ser representadas em termos 
de capacidade calorífica e da condutividade térmica.
e) Não existe qualquer relação entre a estrutura e a 
propriedade dos materiais.
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QUESTÃO 2
Sobre a relação Estrutura x Propriedade pode-se 
afirmar corretamente:
a) O termo ‘estrutura’ relaciona-se ao arranjo dos componentes 
macroscópicos dos materiais.
b) Estrutura microscópica engloba a organização dos átomos 
ou moléculas em relação uns aos outros.
c) Propriedade é uma peculiaridade do material em termos do 
tipo e da intensidade da reposta a um estímulo específico 
que lhe é imposto.
d) Propriedades elétricas podem ser representadas em termos 
de capacidade calorífica e da condutividade térmica.
e) Não existe qualquer relação entre a estrutura e a 
propriedade dos materiais.
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• CIÊNCIA DOS MATERIAIS: Investigação (estudo) das
relações que existem entre as estruturas e as propriedades dos
materiais.
• ENGENHARIA DOS MATERIAIS: Consiste no projeto ou
Engenharia da estrutura de um material.
• NOTA: Atentar para a relação:
PROPRIEDADES 
DOS MATERIAIS
ELEMENTOS 
ESTRUTURAIS
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• ESTRUTURA: Está relacionado ao arranjo de seus
componentes internos.
o ESTRUTURA SUBATÔMICA: Envolve elétrons no
interior dos átomos e a interação com seus núcleos.
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• ESTRUTURA: Está relacionado ao arranjo de seus
componentes internos.
o ESTRUTURA ATÔMICA: Engloba a organização dos
átomos ou moléculas em relação uns aos outros.
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• ESTRUTURA: Está relacionado ao arranjo de seus
componentes internos.
o ESTRUTURA MICROSCÓPICA: Contém grandes grupos
de átomos conglomerados. É observada através de um
microscópio (MICROESTRUTURA).
Superliga de Níquel –
INCONEL 600
Baquelite
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• ESTRUTURA: Está relacionado ao arranjo de seus
componentes internos.
o ESTRUTURA MACROSCÓPICA: Pode ser vista a olho nu.
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• PROPRIEDADE: É uma peculiaridade do material em termos
do tipo e da intensidade da reposta a um estímulo específico que
lhe é imposto.
o PROPRIEDADES MECÂNICAS: Relacionam deformação
com uma carga ou força aplicada.
ESTIMULO = FORÇA APLICADA => O material irá deformar.
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• PROPRIEDADE: É uma peculiaridade do material em termos
do tipo e da intensidade da reposta a um estímulo específico que
lhe é imposto.
o PROPRIEDADES ELÉTRICAS: Com condutividade
elétrica e a constante dielétrica, o estímulo é um campo
elétrico.
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• PROPRIEDADE: É uma peculiaridade do material em termos
do tipo e da intensidade da reposta a um estímulo específico que
lhe é imposto.
o PROPRIEDADES TÉRMICAS: Pode ser representado em
termos de capacidade calorífica e da condutividade térmica.
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• PROPRIEDADE: É uma peculiaridade do material em termos
do tipo e da intensidade da reposta a um estímulo específico que
lhe é imposto.
o PROPRIEDADES MAGNÉTICAS: Demonstram a resposta
de um material à aplicação de um campo magnético.
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• PROPRIEDADE: É uma peculiaridade do material em termos
do tipo e da intensidade da reposta a um estímulo específico que
lhe é imposto.
o PROPRIEDADES ÓTICAS: O estimulo é a radiação
eletromagnética ou a luminosidade.
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• NOTA: 4 componentes que envolvem a Ciência e Engenharia
dos Materiais.
PROCES-
SAMENTO
ESTRUTU-
RA
PROPRIE-
DADES
DESEM-
PENHO
o A ESTRUTURA de um
material irá depender da
maneira como ele é
PROCESSADO.
o O DESEMPENHO de um
material será uma função
das suas propriedades.
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o Ex.: Uma fotografia apresenta 3 amostras colocadas
sobre um material impresso. As propriedades óticas de
cada um dos 3 materiais são diferentes.
• Transparente: Virtualmente, a totalidade da luz
refletida passa através dele. É um monocristal
(altamente perfeita)
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o Ex.: Uma fotografia apresenta 3 amostras colocadas
sobre um material impresso. As propriedades óticas de
cada um dos 3 materiais são diferentes.
• Translúcido: É composta por vários monocristais
muito pequenos todos conectados entre si. As
fronteiras entre esse cristais espalham uma fração da
luz refletida da página impressa.
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o Ex.: Uma fotografia apresenta 3 amostras colocadas
sobre um material impresso. As propriedades óticas de
cada um dos 3 materiais são diferentes.
o Opaco: A amostra é composta não somente por
numerosos cristais pequenos interligados, mas também
por um grande numero de poros ou espaços vazios muito
pequenos. Estes poros também espalham de maneira
efetiva a luz refletida.
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o Ex.: Uma fotografia apresenta 3 amostras colocadas
sobre um material impresso. As propriedades óticas de
cada um dos 3 materiais são diferentes.
• As estruturas destas amostras são diferentes em termos das
fronteiras entre os cristais e poros, o que afeta as
propriedades de transmitância ótica.
• Além disso, cada material foi produzido utilizando uma
técnica de processamento diferente.
• Se a transmitância for um parâmetro importante em relação
à aplicação no serviço final, o desempenho de cada
material será diferente.
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• Por que estudar Ciência e Engenharia dos Materiais?
o Para podermos selecionar o material correto (no caso de um
projeto) dentre muitos dos materiais que estão disponíveis.
o Para que isto seja possível:
1. As condições de serviço devem ser caracterizadas, uma
vez que estas irão ditar as propriedades exigidas do
material. Somente em raras situações irá existir um
material perfeito para uma determinada situação. Ex.:
Resistência vs Ductilidade.
2. Uma segunda consideração é qualquer deterioração das
propriedades dos materiais que podem ocorrer durante a
operação em serviço. Ex.: Reduções significativas na
resistência mecânica podendo resultar da exposição à
temperaturas elevadas ou a ambientes corrosivos.
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• Por que estudar Ciência e Engenharia dos Materiais?
o Para podermos selecionar o material correto (no caso de um
projeto) dentre muitos dos materiais que estão disponíveis.
o Para que isto seja possível:
3. Fatores econômicos. Quanto irá custar o produto final
acabado?
NOTA: Os Engenheiros, Cientistas e/ou Técnicos precisam se
familiarizar com as várias características e com as técnicas
de processamento dos materiais para se tornarem mais
capacitados e confiantes na hora de fazer opções com base
nos critérios listados acima.
QUESTÃO 3
Assinale a alternativa que não representa uma 
característica dos materiais metálicos.
a) São bons condutores de eletricidade e calor.
b) Possui um grande número de elétrons livres.
c) Não são transparentes a luz visível (opacos).
d) São muito resistentes, porém deformáveis.
e) São combinações de elementos metálicos eametais.
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QUESTÃO 3
Assinale a alternativa que não representa uma 
característica dos materiais metálicos.
a) São bons condutores de eletricidade e calor.
b) Possui um grande número de elétrons livres.
c) Não são transparentes a luz visível (opacos).
d) São muito resistentes, porém deformáveis.
e) São combinações de elementos metálicos e ametais.
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• CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
o METAIS;
o CERÂMICOS;
o POLÍMEROS;
o COMPÓSITOS;
o BIOMATERIAIS;
o MATERIAIS AVANÇADOS.
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• CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
o METAIS:
• São combinações de elementos metálicos (METAL +
METAL);
• Possui um grande número de elétrons livres;
• São bons condutores de eletricidade e calor;
• Não são transparentes a luz visível (opacos);
• São muito resistentes, porém deformáveis;
• São muito aplicados em estruturas.
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• CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
o METAIS:
QUESTÃO 4
Assinale a alternativa que representa uma 
característica dos materiais cerâmicos.
a) São compostos por metal + metal.
b) São geralmente compostos por argila, cimento, e vidro.
c) São tipicamente bons condutores elétricos e térmicos.
d) São pouco resistentes a altas temperaturas quando 
comparado aos metais e polímeros.
e) São duros e deformáveis.
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QUESTÃO 4
Assinale a alternativa que representa uma 
característica dos materiais cerâmicos.
a) São compostos por metal + metal.
b) São geralmente compostos por argila, cimento, e vidro.
c) São tipicamente bons condutores elétricos e térmicos.
d) São pouco resistentes a altas temperaturas quando 
comparado aos metais e polímeros.
e) São duros e deformáveis.
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• CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
o CERÂMICOS:
• São compostos por METAL + NÃO METAL;
• São geralmente compostos por argila, cimento, e vidro;
• São tipicamente isolantes elétricos e térmicos;
• São mais resistentes a altas temperaturas do que os
metais ou polímeros;
• São duros e quebradiços.
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Vidros 
de Argila
Refratários Abrasivos Cimentos Cerâmica
Avançada
Óticos 
Compósitos
reforçados
-Recipientes/
Uso doméstico
Branca 
Vermelha
Materiais 
utilizados em 
elevadas 
temperatura
Lixas
Corte 
Compósitos 
Estrutural
Motores 
Rotores
Válvulas
Produtos
Cerâmicos
QUESTÃO 5
“Os materiais poliméricos possuem estruturas 
moleculares muito grandes compostas geralmente 
por Carbono e Hidrogênio. Eles possuem baixa 
densidade e podem ser extremamente flexíveis, 
bem como apresentam alta resistência ao calor. 
Desta forma são considerados bons isolantes 
térmicos e elétricos.”
 VERDADEIRO
FALSO
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QUESTÃO 5
“Os materiais poliméricos possuem estruturas 
moleculares muito grandes compostas geralmente 
por Carbono e Hidrogênio. Eles possuem baixa 
densidade e podem ser extremamente flexíveis, 
bem como apresentam alta resistência ao calor. 
Desta forma são considerados bons isolantes 
térmicos e elétricos.”
 VERDADEIRO
FALSO
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• CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
o POLÍMEROS:
• São os plásticos e as borrachas;
• Possuem estruturas moleculares muito grande compostas
geralmente por Carbono e Hidrogênio;
• Possuem baixa densidade e podem ser extremamente
flexíveis;
• Apresentam baixa resistência ao calor;
• São bons isolantes térmicos e elétricos.
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• CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
o POLÍMEROS:
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• CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
o COMPÓSITOS:
• É a combinação de mais de um tipo de material.
• Ex.: Fibra de vidro (combina a resistência do vidro e a
flexibilidade do polímero); Cimento-madeira.
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• CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
o BIOMATERIAIS:
• São empregados em componentes implantados no
interior do corpo humano para substituição de parte do
corpo.
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• MATERIAIS AVANÇADOS
o São os materiais utilizados em aplicações de alta tecnologia
(high-tech) = dispositivo ou produto que opera ou funciona
utilizando princípios relativamente sofisticados (equipamentos
eletrônicos, computadores, sistemas de fibra ótica, aeronaves,
foguetes, etc.
o Esses materiais são tipicamente materiais tradicionais cujas
propriedades foram aprimoradas, ou então materiais de alto
desempenho recentemente desenvolvidos.
o Podem ser de todos os tipos de materiais (metais, cerâmicos,
polímeros) e em geral são relativamente caros.
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• MATERIAIS AVANÇADOS
O emprego de materiais 
avançados no corpo e na tela do 
iPhone 8 pode torná-lo mais 
fino e mais leve que o iPhone 
atual.
A fibra óptica é um pedaço de 
vidro ou de materiais 
poliméricos com capacidade de 
transmitir luz.
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• NECESSIDADES DOS MATERIAIS MODERNOS
o Desafio tecnológico: Desenvolver materiais ainda mais
sofisticados e especializados se preocupando com o impacto
que a produção destes materiais irá causar ao meio
ambiente.
o Além do mais, a melhoria e utilização de um determinado
material pode causar a perda de uma outra propriedade
importante.
• Ex: Peso dos veículos e de seus componentes =>
Eficiência dos combustíveis => Poluição (o motor será
menos exigido).
• Em contrapartida: Peso dos veículos e de seus
componentes => Menos estabilidade (no caso dos
automóveis).