1) Materiais são substâncias usadas pelo homem para construir dispositivos, incluindo materiais naturais e artificiais. 2) A ciência dos materiais estuda as correlações entre estrutura e propriedades de materiais em diferentes níveis. 3) Materiais podem ser classificados como metais, cerâmicas, polímeros e compósitos.

1. O QUE SÃO OS MATERIAIS?
“Materiais, plural de material (do latim materiale), é uma definição bastante
genérica de todo os tipos de substâncias químicas, puras ou misturas
complexas, usadas pelo homem para construir dispositivos”
Marco-Aurélio De Paoli, professor titular do Instituto de Química da UNICAMP
INTRODUÇÃO À CIÊNCIA DOS MATERIAIS
Os materiais podem ser:
NATURAIS → madeira, osso, pele, minerais, argila...
ARTIFICIAIS → plásticos, aços, ligas,

2. “Os materiais são substâncias que devem apresentar propriedades que
permitam aplicações tecnológicas, e, além disso, essas substâncias são
necessárias para o constante desenvolvimento da sociedade.”
SANTOS, Givanildo Alves. Tecnologia dos materiais metálicos: propriedades,
estruturas e processos de obtenção. São Paulo: Érica, 2015.
“Materiais são substâncias com propriedades que as
tornam úteis na construção de máquinas, estruturas,
dispositivos e produtos.”
Morris Cohen (1911-2005), metalurgista
Massachusetts Institute of Technology

3. DESENVOLVIMENTO DAS SOCIEDADES
2ª Guerra Mundial: os cientistas compreenderam as relações
entre a estrutura microscópica e as propriedades mecânicas
para uma dada composição química.

4. Engenharia
Química e Física
Polímeros
Cerâmica
Metalurgia
Ciência dos
Materiais
MATERIAIS E ENGENHARIA
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO CIVIL

6. CIÊNCIA DOS MATERIAIS
Envolve a investigação das correlações que existem entre as estruturas
e propriedades de materiais.
Estrutura de um material usualmente relaciona-se ao arranjo de seus
componentes internos.
Nível subatômico: elétrons dentro dos átomos
Nível atômico: organização de átomos e moléculas entre si
Nível microscópico: grandes grupos de átomos, requer microscópio
Nível macroscópico: elementos estruturais que podem ser vistos a
olho nu

7. Propriedade é uma característica de um material que ele possui
em resposta a um estímulo externo. Por exemplo, uma amostra
submetida a forças irá experimentar deformação, ou uma
superfície de metal polido refletirá luz.
(a) mecânica; (aplicação de uma força)
(b) elétrica; (aplicação de um campo elétrico)
(c) térmica; (fornecimento de calor e variação de temperatura)
(d) magnética; (comportamento quando submetido a um campo
magnético)
(e) ótica, (estímulo é a própria luz... índice de refração)
(f) deteriorativa (reatividade química dos materiais)
CIÊNCIA DOS MATERIAIS

8. ENGENHARIA DE MATERIAIS
→ Com base nestas correlações estrutura-propriedade,
envolve o projeto ou desenvolvimento da estrutura de
um material para produzir um conjunto predeterminado
de propriedades.
• Cientista de materiais.
→ desenvolver ou sintetizar novos materiais
• Engenheiro de materiais.
→ criar novos produtos ou sistemas utilizando materiais existentes
e/ou desenvolver técnicas de processamento de materiais

9. CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS
Componentes importantes:
• Processamento
• Desempenho

10. • Cientistas experimentais e/ou engenheiros – expostos a
problemas de projetos que envolvam materiais;
• Seleção de material adequado;
• Deterioração de propriedades durante serviço;
• Considerações econômicas (material e processamento),
ambientais e sociais.
POR QUE ESTUDAR CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS?

11. CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS

12. CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
METAIS / MATERIAIS METÁLICOS: substâncias inorgânicas
compostas por um ou mais elementos metálicos (Fe, Al, Cu, Au, Ni),
podendo conter elementos não-metálicos (C, N, O).
Características dos metais:
Ligação metálica → nuvem eletrônica
Relativamente densos; rígidos e resistentes.
Deformáveis (dúcteis e não quebradiços)
Superfície metálica
Bons condutores térmicos e de eletricidade

15. Ligações majoritariamente iônicas, podendo ter ligações covalentes

18. Ligações covalentes: compartilhamento de elétrons

22. OUTRAS CLASSES DE MATERIAIS

24. Na prática os constituintes devem ser quimicamente
diferentes e separados por uma interface

25. As propriedades são
obtidas através da
quantidade, da geometria
da fase dispersa e das
propriedades individuais de
cada constituinte

28. CONCRETO ARMADO: reforços
com barras e malhas de ferro

30. CONCRETO, UM COMPÓSITO DE MATRIZ CERÂMICA