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UNIVERSIDADE DO EXTREMO SUL CATARINENSE – UNESC
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIENCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS
ATIVIDADE DE CIÊNCIA DOS MATERIAIS
ELTON TORRES ZANONI
CRICIÚMA
2016
UNIVERSIDADE DO EXTREMO SUL CATARINENSE – UNESC
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIENCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS
ATIVIDADE DE ICIÊNCIA DOS MATERIAIS
Atividade apresentado ao professor Dr. Elídio Angioletto na disciplina de Introdução a Ciência e Engenharia de Materiais no Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade do Extremo Sul Catarinense (UNESC).
CRICIÚMA
2016
Quais são as seis propriedades que podem definir a utilização de um determinado material?
Os materiais apresentam diferentes formas de respostas em consequência a um determinado estímulo externo. Essas respostas se definem por propriedades. As seis propriedades que definem a utilização de um material são: mecânica, elétrica, térmica, magnética, optica e deterioração.
Por mecânica se entende a resposta apresentada pelo material quando submetido a esforços de tração, compressão ou cisalhamento. Propriedades elétricas de um material podem ser resistência elétrica ou a habilidade de conduzir cargas e também a capacitância. Propriedade térmica em geral são mensuradas a habilidade que o material possui na difusão de calor, ponto de fusão, etc. Materiais quando expostos sob campo magnético ou elétrico podem responder de forma que após retirar o campo magnético externo, material permanece com magnetismo.
A propriedade optica pode ter interesse estético ou não. Materiais que a luz consegue atravessar, ou materiais opacos, ou materiais que conseguem absorver determinado comprimento de ondas terá aplicação em casos específicos.
A deterioração é importante no que se diz respeito a degradação do material, determinando a vida média útil do produto em sua função. Materiais podem ser inertes ou reativos dependendo do meio em que se encontra.
No que diz respeito à concepção, produção e utilização de materiais, há quatro elementos a considerar. Quais são eles e porque?
Estes elementos são: processamento, estrutura, propriedade e performance. Performance provém da propriedade do material, o que lhe atribui utilidade em uma aplicação. A propriedade do material advém da estrutura que o material apresenta, que por sua vez, depende da forma e meio que o produto é processado.
Estes elementos estão interligados e são dependentes, o que proporciona a manipulação do material. Com base nos princípios de ciência dos materiais, podem-se modificar as habilidades de um material frente a uma aplicação, manipulando esses quatro elementos.
Defina microestrutura de um material.
Microestrutura é a estrutura interna do material. Por microestrutura entende-se a forma ou disposição dos arranjos atômicos, podendo em escala microscópica, apresentar-se de forma "cristalina" ou "amorfa". Em materiais metálicos, por exemplo, um microcristal, chamado de "grão", compõe a microestrutura do material e a forma em que esses grãos possuem, afeta diretamente as propriedades do mesmo. Os defeitos da estrutura atômica e composição química também fazem parte da microestrutura.
O que são materiais avançados ?
São materiais usados em tecnologia de pontas. Onde a empregabilidade e o uso não são generalizadas, possuindo em geral alto desempenho ou especialmente projetadas com princípios sofisticados.
Nessas classes de materiais estão os semicondutores, fibras ópticas, nanomaterials, etc. Embora são classificadas de modo específico, os materiais que compõe a tecnologia podem ser de qualquer tipo (cerâmico, polimérico ou metálico).
Um exemplo típico de materiais avançados são os que são empregados em missões espaciais, que estarão às condições anormais (quando comparado com o sistema terrestre). Nanomateriais apresentam propriedades diferentes quando comparados em sua forma macro. Propriedades que são obtidas pela alta área superficial e devido a esse efeito podem ser aplicados como sensores, catalisadores, carreadores de fármacos, etc. Nanomateriais podem ser especialmente projetados para possuírem formas específicas utilizando princípios físico-químico de superfície e interação intermolecular Exige um alto domínio de manipulação devido a escala nanométrica. Nessa classe de materiais o nanotubo de carbono tornou-se um dos materiais mais bem conhecidos, por apresentar propriedades catalíticas e de semicondutividade, sendo estudado exaustivamente. Biomateriais também estão inclusos, pois requer qualidades e propriedades específicas exigindo uma seleção de materiais mais apurada e criteriosa.
Faça uma lista dos principais fatores que influenciam o preço de um material. Ordene os fatores em ordem decrescente de importância.
- Disponibilidade (aqui inclui a extração e a quantidade em percentual do material presente no planeta Terra).
- Processamento (o quão complexo é o processamento do material. Aqui está atrelado a escala de produção que pode baratear ou encarecer o material).
- Aplicação (Quais habilidades o material deve possuir para satisfazer a necessidade).
Você deve escolher dois materiais para acondicionar bebidas contendo CO2. Justifique essa escolha com enfoque nas propriedades de eles devem possuir?
Há disponíveis diversos materiais. Com o objetivo de escolher apenas dois materiais que satisfaça a necessidade, a escolha se dá por critérios de seleção. Os principais critérios com base na funcionalidade do material são:
- Reter o líquido
- Reter o Gás
- Processável
- Custo
Entre os materiais mais utilizados para esta finalidade estão o Vidro, Politereftalato de etileno (PET) e o alumínio.
A escolha se direciona ao alumínio e ao vidro.
O alumínio é processável, tem um custo relativamente mais alto que o PET, porém por ser reciclável, pode diminuir o custo da matéria prima. Vidro tem um relativo processamento fácil, reciclável e conserva a temperatura do líquido por mais tempo. Ambos os materiais possuem baixa difusão de CO2 quando comparado ao PET.
Descreva com suas palavras e em não mais que 20 linhas a sua conceituação de ciência dos materiais.
Ciência dos materiais é correlacionar as propriedades do material com sua microestrutura e o processamento e investigar meios de medir tais propriedades. É estudar como a microestrutura interfere no modo em que o material responde à um estímulo externo. A classificação dos materiais se dá pelo conjunto de semelhança que depende da constituição do material, visa ao cientista de materiais saber identificar tais características. Outro ponto atribuído ao cientista em materiais é o conhecimento dos princípios em ciência dos materiais para poder manipular a matéria de forma que obtenha propriedades desejadas.
O engenheiro de materiais usa o conhecimento de ciência dos materiais para aplicar em uma funcionalidade. Conseguir processar e obter as características desejadas.
Qual a importância da reciclagem dos materiais ? Discuta pelo menos três aspectos.
Do ponto de vista ambiental podemos dizer em ambiente mais limpo e menos poluído, retornando o produto para reprocessamento impedindo que o material interfira na dinâmica natural do meio ambiente.
Do ponto de vista econômico, a reciclagem dos materiais contribui para uma economia energética, pois a extração de materiais brutos e a sua purificação exige altas taxas de gasto energético. Com materiais reciclados, a taxa de gasto energético no reprocessamento é menor que a da extração.
Do ponto de vista da engenharia, por mais que materiais reprocessados possa perder a sua performance original, a questão do reaproveitamento implica em recursos de matéria prima. O uso contínuo de materiais causa dependência de uma fonte "inesgotável", ou então em substituições de materiais. A reciclagem permite um ciclo de uso que aumenta o tempo de vida do recurso de matéria prima.
