Ciência e Tecnologia dos Materiais

Componente Curricular: Ciência e Tecnologia dos Materiais

Professora: Kaline Melo de Souto Viana

Código: ECT1401

Obrigatório/Optativo: Obrigatório para opção Tecnologia

Carga Horária Total: 60 h

Número de Aulas por Semestre: 72 (50 min. / aula)

Número de Aulas Teóricas (presencial): 46

Número de Aulas Teóricas (à distância): 14

Número de Aulas de Laboratório: 12

Ano/Período: 2014.1

Número de avaliações: 3 (duas provas e uma nota das atividades em laboratório)

EMENTA:

1. Introdução a Ciência e Tecnologia dos Materiais;

2. Estrutura dos Materiais: arranjos atômicos e iônicos;

3. Fundamentos de cristalografia (planos e direções cristalogáficas);

4. Imperfeições em sólidos cristalinos;

5. Difusão em sólidos;

6. Diagrama de fases;

7. Materiais compósitos e nanoestruturados;

8. Propriedades dos materiais;

9. Seleção de Materiais.    

OBJETIVOS:

• Conceituar Ciência e Tecnologia dos Materiais.
• Classificar materiais quanto à sua natureza, propriedades e aplicações.
• Mostrar através de noções básicas, que os materiais apresentam uma formação microestrutural e/ou nanoestrutural característica.
• Mostrar que os materiais não são perfeitos.
• Apresentar ao aluno as correlações existentes entre estrutura, imperfeições e as propriedades dos materiais.
• Apresentar conceitos básicos sobre seleção de materiais em função de suas propriedades e das funções a serem desempenhadas.

CONTEÚDO: 

1. Introdução a Ciência e Tecnologia dos Materiais

1. Ciência x Tecnologia
2. O papel dos materiais na sociedade tecnológica: Historia e evolução
3. Principais classes de materiais e suas características: metais, cerâmicas, polímeros, compósitos, biomateriais, etc.

1. Estrutura dos Materiais: arranjos atômicos e iônicos

1. Ordem de curto alcance x ordem de longo alcance.
2. Sólidos não cristalinos: materiais amorfos
3. Materiais mono e policristalinos
4. Anisotropia  
5. Arranjos atômicos em sólidos: conceitos de motivo e sua repetição; O retículo tridimensional; cela unitária; Sistemas e Redes de Bravais
6. Estrutura cristalina dos materiais metálicos
7. Estrutura cristalina dos materiais iônicos
8. Estruturas covalentes
9. Alotropia e Polimorfismo

1. Fundamentos de cristalografia

1. Pontos, direções e planos cristalográficos
2. Interstícios
3. Direções e planos cristalográficos para o sistema Hexagonal
4. Densidade atômica: linear e planar
5. Empacotamento atômico: direções e planos de alta densidade
6. Analise de estruturas cristalinas: Difração de Raios-X

1. Imperfeições em sólidos cristalinos

1. Defeitos pontuais
2. Defeitos lineares (discordâncias)
3. Movimentos de discordâncias
4. Defeitos planares
5. Defeitos volumétricos

1. Difusão em sólidos

1. Mecanismos de difusão
2. Difusão em regime estacionário
3.  Difusão em regime não-estacionário
4. Fatores que influenciam a difusão

1. Diagrama de fases

1. Introdução
2. Limite de solubilidade
3. Fases
4. Microestrutura
5. Equilíbrio de fases
6. Sistema binário isomorfo
7. Interpretação de diagramas de fases

1. Materiais compósitos e nanoestruturados

1. Relações sinérgicas
2. Materiais reforçados com fibras
3. Materiais laminares
4. Produção e aplicações de materiais compósitos
5. Estrutura, propriedades e aplicações de materiais nanoestruturados
6. Nanotubos de carbono, Peneiras moleculares, MOF’s, óxidos nanometricos, ...
7. Compósitos envolvendo materiais nanoestruturados

1. Propriedades dos materiais

1. Propriedades mecânicas
2. Propriedades térmicas
3. Propriedades elétricas
4. Propriedades magnéticas
5. Propriedades ópticas

1.  Seleção de materiais

1. Introdução, critérios de seleção de materiais
2. Propriedades dos materiais e mapas de seleção de materiais
3. Estudo de casos

COMPETÊNCIAS E HABILIDADES:

Esta componente curricular visa apresentar ao aluno as diferentes classes de materiais; cerâmicas, metais e polímeros, partindo dos conceitos básicos de estrutura a nível atômico e molecular. Estes conceitos serão usados para desenvolver uma melhor compreensão da relação “Estrutura/Propriedades dos materiais” de forma que o aluno seja capaz de intervir cientificamente em assuntos relacionados à sintese, processamento e propriedades dos materiais. As tendências atuais mais inovadoras da Ciência e Tecnologia dos Materiais serão apresentadas e discutidas. O curso finaliza com a aplicação dos conceitos de estrutura e propriedades na seleção de materiais.

METODOLOGIA:

• Aulas expositivas com uso de quadro, projetor multimídia e uso de experiências demonstrativas;
• Uso de ferramentas de ensino à distância;
• Leitura investigativa de textos técnico-acadêmicos dispostos pelo professor na Internet (com orientação de sítios específicos e também por iniciativa própria dos alunos), ou em jornais e revistas de caráter técnico-científico;
• Apresentação de situações-problema e aplicação de estudos de caso;
• Realização de experimentos em laboratório que visam o melhor aprendizado do aluno e também uma melhor compreensão dos tópicos apresentados nas aulas expositivas.
• Apresentação de palestras em áreas correlatas;

AVALIAÇÃO:

• Provas escritas (duas). 1ª e 3ª notas
• Atividades extraclasses, tais como exercícios e relatórios de laboratório. 2ª nota

ATIVIDADES DE LABORATÓRIO:

• Prática I (6 aulas de 50 min.)

• Primeira parte: Difração de Raios-X na identificação de estruturas cristalinas.
• Segunda parte: Modelagem computacional de estruturas cristalinas.

• Prática II (6 aulas de 50 min.)

• Síntese de materiais cerâmicos
• Síntese de materiais poliméricos

Horários das subturmas:

Turma 01-A: 3M12 (laboratório)         24T34 (teórica)

Turma 01-B: 3M34 (laboratório)         24T34 (teórica)

Turma 01-C: 3M56 (laboratório)         24T34 (teórica)

Turma 01-D: 3T12 (laboratório)         24T34 (teórica)

CRONOGRAMA DE AULAS:

Aula*	DATA	UNIDADE	RESURSOS
01	03/02/2014	Programa do Curso Introdução à CTM	Audiovisuais
02	05/02/2014	Cont. Introdução à CTM	Audiovisuais
03	10/02/2014	Estruturas Metálicas	Audiovisuais
04	12/02/2014	Estruturas Metálicas	Audiovisuais
05	17/02/2014	Estruturas Cerâmicas	Audiovisuais
06	19/02/2014	Estruturas Cerâmicas	Audiovisuais
07	24/02/2014	Estruturas Poliméricas	Audiovisuais
08	26/02/2014	Direções e densidades atômica e iônica linear	Audiovisuais
---	03 a 05/02/2014	Feriado de carnaval	----
09	10/03/2014	Planos e densidades atômica e iônica planar	Audiovisuais
10	12/03/2014	Difração de Raios-X	Audiovisuais
11	17/03/2014	Defeitos atômicos	Audiovisuais
12	19/03/2014	Microscopia (MO, MEV e MET)	Audiovisuais
13	24/03/2014	Aula de exercícios/revisão	----
14	26/03/2014	PROVA I	---------
15	31/03/2014	Resolução da prova	-----
16	02/04/2014	Difusão	Audiovisuais
17	07/04/2014	Diagramas de Fases	Audiovisuais
18	09/04/2014	Diagramas de Fases	Audiovisuais
19	14/04/2014	Diagrama Fe-C	Audiovisuais
20	16/04/2014	Materiais Compósitos	Audiovisuais
---	21/04/2014	Feriado de Tiradentes	---
---	22/04/2014	Nanomateriais e Nanotecnologia	Atividade EaD
21	23/04/2014	Propriedades Mecânicas	Audiovisuais
22	28/04/2014	Propriedades Mecânicas	Audiovisuais
23	30/04/2014	Propriedades Térmicas	Audiovisuais
24	05/05/2014	Propriedades Elétricas	Audiovisuais
25	07/05/2014	Propriedades Óticas	Audiovisuais
26	12/05/2014	Propriedades Magnéticas	Audiovisuais
27	14/05/2014	Aula de exercícios/revisão	----
28	19/05/2014	PROVA II	------
---	26/05/2014	PROVA DE REPOSIÇÃO DA MENOR NOTA	---

*cada aula corresponde a 2 x 50 min.

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