Tecnologia Dos Materiais

Classificação dos Materiais

Os materiais sólidos têm sido convenientemente agrupados em três classificações

básicas:

• metais;

• cerâmicos e

• polímeros

Este esquema está baseado principalmente na composição química e na estrutura

atômica, e a maioria dos materiais se encaixa em um ou outro grupamento distinto,

embora existam alguns materiais intermediários. Além disso, existem três outros grupos

de materiais importantes na engenharia:

• compósitos,

• semicondutores e

• biomateriais

Os materiais compósitos consistem na combinação de dois ou mais materiais diferentes,

enquanto que semicondutores são utilizados devido às suas características elétricas

peculiares; os biomateriais são implantados no corpo humano.

Metais

Os materiais metálicos são normalmente combinações de elementos metálicos. Eles

possuem um grande número de elétrons não localizados, isto é, estes elétrons não estão

ligados a qualquer átomo em particular. Muitas propriedades de metais são atribuídas

diretamente a estes elétrons. Os metais são condutores extremamente bons de

eletricidade e de calor e não são transparentes à luz visível; uma superfície metálica

polida possui uma aparência lustrosa. Além disso, os metais são muito resistentes e ainda

assim deformáveis, o que é responsável pelo seu uso extensivo em aplicações

estruturais.

Cerâmicos

Cerâmicos são compostos entre os elementos metálicos e não-metálicos: eles são

freqüentemente óxidos, nitretos e carbetos. A grande variedade de materiais que se

encaixam dentro desta classificação inclui cerâmicos

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que são compostos de minerais argilosos, cimento e vidro. Estes materiais são

tipicamente isolantes à passagem de eletricidade e de calor, e são mais resistentes a

altas temperaturas e ambientes abrasivos do que os metais e polímeros. Com relação ao

comportamento mecânico, cerâmicos são duros, porém muito frágeis (quebradiço).

Polímeros

Os polímeros compreendem os materiais comuns de plástico e borracha. Muitos deles

são compostos orgânicos que tem sua química baseada em carbono, hidrogênio e outros

elementos não metálicos; além disso, eles possuem estruturas moleculares muito

grandes. Estes materiais possuem tipicamente baixas densidades e podem ser

extremamente flexíveis.

Compósitos

Vários materiais compósitos que consistem em mais de um tipo de material, têm sido

desenvolvidos pela engenharia. A fibra de vidro é um exemplo familiar, no qual fibras de

vidro são incorporadas no interior de um material polimérico. Um compósito é projetado

para mostrar uma combinação das melhores características de cada um dos materiais

componentes. A fibra de vidro adquire resistência do vidro e a flexibilidade do polímero.

Muitos dos desenvolvimentos recentes de materiais têm envolvido materiais compósitos.

Semicondutores

Os semicondutores possuem propriedades elétricas que são intermediárias entre aquelas

apresentadas pelos condutores elétricos e os isolantes. Além disso, as características

elétricas destes materiais são extremamente sensíveis à presença de minúsculas

concentrações de átomos de impurezas, cujas concentrações podem ser controladas ao

longo de regiões espaciais muito pequenas. Os semicondutores tornaram possível o

advento do circuito integrado, que revolucionaram totalmente as indústrias de produtos

eletrônicos e de computadores (para não mencionar as nossas vidas) ao longo das duas

últimas décadas.

Biomateriais

Os biomateriais são empregados em componentes implantados no interior do corpo

humano para a substituição de partes do corpo doentes ou danificadas. Esses materiais

não devem produzir substâncias tóxicas e

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devem ser compatíveis com o tecido do corpo (isto é, não devem causar reações

biológicas adversas). Todos os materiais citados acima - metais, cerâmicos, polímeros,

compósitos e semicondutores – podem ser usados como biomateriais.

Necessidade dos Materiais Modernos

Apesar do tremendo progresso realizado ao longo