Materiais modernos

5.077 visualizações

Publicada em

0 comentários
6 gostaram
Estatísticas
Notas
  • Seja o primeiro a comentar

Sem downloads
Visualizações
Visualizações totais
5.077
No SlideShare
0
A partir de incorporações
0
Número de incorporações
93
Ações
Compartilhamentos
0
Downloads
135
Comentários
0
Gostaram
6
Incorporações 0
Nenhuma incorporação

Nenhuma nota no slide

Materiais modernos

  1. 1. 01/52
  2. 2. Introdução  O intuito desse trabalho é denotar a importância de materiais quem vem sendo pesquisados desde o século XIX a fim de explorar suas propriedades e melhorar o avanço no campo científico.  Para entendermos a estrutura macroscópica de um material devemos estudá–la em nível atômico e molecular.02/52
  3. 3. Tópicos  Cristais-líquidos  Polímeros  Biomateriais  Cerâmica  Fenômeno da Supercondutividade  Filmes finos03/52
  4. 4. Cristais-Líquidos  O que são?  Cristal-líquido é um material cuja estrutura apresenta ordenação intermediária entre o sólido e o líquido e assim também se comportam as forças intermoleculares.  Características:  O cristal-líquido apresenta propriedades tanto de sólido (ordem) quanto de líquido (fluidez ).  Exemplo: o benzoato de colesterila acima de 179C é transparente. Entre 145C e 179C é leitoso e possui comportamento líquido- cristalino.04/52
  5. 5. Cristais-Líquidos Benzoato de Benzoato de colesterila entre colesterila acima de 145°C e 179°C (aspecto leitoso, 179°C (fase líquida ) fase líquida-cristalina )05/52
  6. 6. Cristais-Líquidos Tipos de fases líquidas-cristalinas • Líquido normal: Apresenta suas moléculas orientadas aleatoriamente. • As moléculas de cristal-líquido normalmente são longas na forma de tubos. • Há três tipos de fase cristalina líquida dependendo da ordenação: – cristais-líquidos nemáticos (os menos ordenados): ordenados apenas na direção do eixo longo da molécula; – cristais-líquidos esméticos: ordenados na direção do eixo longo da molécula e em uma outra dimensão; – cristais-líquidos colestéricos: ordenados em camadas, conforme uma espiral (os mais ordenados).06/52
  7. 7. Cristais-Líquidos07/52
  8. 8. Cristais-Líquidos  Cristais-líquidos esméticos: normalmente contêm ligações C=N ou N=N e anéis de benzeno.08/52
  9. 9. Cristais-Líquidos  Cristais-líquidos colestéricos: baseados na estrutura do colesterol: As moléculas em camadas são orientadas em ângulo característico em relação ao das camadas adjacentes para evitar interações repulsivas.09/52
  10. 10. Cristais-Líquidos  Utilidade :  Os cristais-líquidos são utilizados como sensores de pressão e temperatura, e como visores de televisão, notebooks, palm tops, celulares, calculadoras etc...  São utilizados em tais dispositivos pois as fracas interações intermoleculares características dos cristais-líquidos os tornam sensíveis a variações de temperatura, pressão e campos magnéticos.10/52
  11. 11. Cristais-Líquidos11/52
  12. 12. Polímeros  O que são ? • Os polímeros são moléculas gigantescas, constituídas de muitas moléculas menores. • As unidades constituintes dos polímeros são denominadas monômeros. • Exemplos: plásticos, DNA, proteínas, borracha etc. • Características: • Existem inúmeros polímeros e cada um apresenta propriedades e estruturas que são importantes para a utilização no dia a dia.12/52
  13. 13. Polímeros13/52
  14. 14. Polímeros  Formação:  Polímeros por adição:  Um dieno conjugado é somado inúmeras vezes até formar uma estrutura de tamanho maior.  Exemplo: polietileno, formado a partir da junção de várias moléculas de etileno.14/52
  15. 15. Polímeros  Podemos escrever a equação da reação de polimerização por adição como segue:15/52
  16. 16. Polímeros  Polímeros por condensação:  Quando dois monômeros se unem formando uma molécula maior e eliminando uma molécula menor, como por exemplo a água. H O H O N H + H O C N C + H O H  Exemplo de polimerização por condensação: a formação do náilon.  Obs: Polímeros formados a partir de monômeros diferentes são denominados copolímeros16/52
  17. 17. Polímeros  Tipos:  Elastômero: material que é de alguma forma elástico. Se uma quantidade moderada de força deformante é adicionada, o elastômero retornará à sua forma original. Útil para fibras.  Plástico: Materiais que podem ser fabricados em vários formatos, geralmente por aplicação de calor e pressão. - Termoplástico: materiais que podem ser moldados mais de uma vez. - Termocurado: materiais que podem ser moldados apenas uma vez.17/52
  18. 18. Polímeros  Curiosidade:  Plásticos reciclados: Observando a base de um recipiente de plástico reciclado, notaremos o número e a abreviatura correspondente ao polímero formador do material.18/52
  19. 19. Polímeros  Estruturas e propriedades físicas dos polímeros A cadeia não está em linha reta (geometria tetraédrica) Liberdade dos átomos para realizar “giro” (C-C) A flexibilidade nas cadeias poliméricas fazem com que os materiais poliméricos sejam muito flexíveis. Grau de cristalinidade é a quantificação da ordenação em um polímero. O estiramento ou o encolhimento de um polímero pode Segmento de aumentar sua cristalinidade. cadeia do polietileno19/52
  20. 20. Polímeros20/52
  21. 21. Biomateriais  O que são?  Os biomateriais são quaisquer materiais que têm aplicações biomédicas.  Exemplo: materiais utilizados na obturação de dentes e lentes de contato.  Características: -Biocompatibilidade: Deve ser capaz de se integrar facilmente ao organismo sem reações inflamatórias. Exigências físicas: -Os biomateriais devem ser criados para um ambiente específico. -Os materiais devem ser flexíveis e resistentes ao desgaste. As válvulas cardíacas artificiais devem abrir e fechar de 70 a 80 vezes por minuto.21/52
  22. 22. Biomateriais Exigências químicas: • Os biomateriais devem ser de grau médico. • Os polímeros são biomateriais muito importantes.22/52
  23. 23. Biomateriais • Biomateriais poliméricos: • Biomateriais naturais são os polímeros de açúcares e nucleotídeos. • Esses polímeros são poliaminoácidos.23/52
  24. 24. Biomateriais  Exemplos de aplicações dos biomateriais: - Substituição e reparos cardíacos; Válvula cardíaca bifolicular.24/52
  25. 25. Biomateriais - Implantes vasculares; Implante vascular de DraconTM25/52
  26. 26. Biomateriais - Tecido artificial; • A pele artificial, que cresce em laboratório, é utilizada para o tratamento de pacientes com extensa perda de pele.26/52
  27. 27. Biomateriais  Substituições de bacia; • Uma bola metálica, feita com uma liga de cobalto e cromo, é normalmente utilizada nas substituições de bacias. • Esta liga é fixada a uma liga de titânio e cimentada com a utilização de um polímero termocurado resistente. • O acetábulo, que acomoda o fêmur, é revestido com uma camada de polietileno.27/52
  28. 28. Cerâmicas  O que são?  Cerâmicas são materiais inorgânicos, sólidos e não metálicos processados em altas temperaturas. ( Keramus, ou seja, coisa queimada )28/52
  29. 29. Cerâmicas  Tipos:  Cristalinas (formas definidas)  Não cristalinas (estruturas amorfas)  Apresentam estruturas com ligações covalentes, iônicas ou combinação de ambas (caráter misto: iônico-covalente )29/52
  30. 30. Cerâmicas30/52
  31. 31. Cerâmicas Características Gerais: Propriedades Térmicas: Estáveis em altas temperaturas e condições severas Propriedades Elétricas: Podem ser isolantes elétricos (alumina, vidro de sílica (SiO2), semicondutores: SiC, B4C e supercondutores ((La, Sr)2CuO4, TiBa2Ca3Cu4O11 ) Propriedades Mecânicas: duros, resistentes ao desgaste, resistentes a corrosões e frágeis, ou seja, não sofrem deformações plásticas.31/52
  32. 32. Cerâmicas Exemplos de Materiais Cerâmicos:  Cerâmicas Tradicionais: materiais de origem argilosa (louça, tijolos refratários, telhas)  Abrasivos  Cimentos  Vidros  Cerâmicas Avançadas: utilizadas em aplicações eletro- eletrônicos, térmicas, mecânicas, ópticas, químicas e biomédicas32/52
  33. 33. Cerâmicas  Utilização:  Por terem tais propriedades, são utilizadas largamente na ciência. Os materiais cerâmicos são utilizados em componentes eletroeletrônicos, em aeronaves, mísseis e espaçonaves.33/52
  34. 34. Cerâmicas  Ex:  Indústria aeroespacial: revestimento exterior de fibras amorfas de sílica de alta pureza (isolante térmico)34/52
  35. 35. Cerâmicas  Indústria de Corte: utilizadas em máquinas criadas para modelar e cortar ferro e ligas mais duras (alumina reforçada)  Principais materiais: Al2O3, TiC, TiN35/52
  36. 36. Cerâmicas  Indústria Eletrônica: circuitos dos componentes criados à partir de substratos cerâmicos devido à semicondução . Alguns materiais cerâmicos são piezoelétricos, ou seja, criam um potencial elétrico a partir de um esforço mecânico e com isso, são utilizados para controlar frequências em componentes eletroeletrônicos, relógios, geradores de ultrassom.36/52
  37. 37. Cerâmicas  Por quê não são utilizadas em larga escala?  Frágeis e quebradiças  Difíceis de fabricar sem defeito  Alto custo de fabricação e confiabilidade do material37/52
  38. 38. Cerâmicas  Processamento da Cerâmica:  Materiais cerâmicos, geram, aleatoriamente microfissuras (lacunas) não detectáveis durante o processamento. Tais microfissuras são origens de rachaduras e quebras.  Processos:  Sinterização: aquecimento até altas temperaturas e em determinadas pressões a fim de que as partículas finas se unam.  Processo Sol-Gel: obtenção de uma rede de óxidos a partir de polimerizações inorgânicas. As partículas obtidas apresentam alta pureza e homogeneidade.38/52
  39. 39. Cerâmicas  Compósitos Cerâmicos:  Mistura de dois ou mais materiais para a formação de um material mais resistente devido a uma melhor interação físico- química. Método eficiente: adição de fibras (estrutura cujo raio é um no mínimo cem vezes menor que seu comprimento) cerâmicas ao material cerâmico.39/52
  40. 40. Supercondutividade  O que é?  É a perda da resistência ao fluxo de uma corrente elétrica causada pelo abaixamento da temperatura específica. (Tc K)40/52
  41. 41. Supercondutividade41/52
  42. 42. Supercondutividade  Enorme potencial econômico:  Economia de energia  Maior viabilidade em construções de aparatos tecnológicos que requerem grande quantidade de energia.  Efeito Meissner42/52
  43. 43. Supercondutividade43/52
  44. 44. Supercondutores  Por que não são utilizados em larga escala?  Pois a supercondutividade é encontrada a partir de temperaturas baixíssimas, limitando seu uso. Curiosidade: Em 1986, dois pesquisadores em um laboratório da IBM em Zurique descobriram um material supercondutor cuja temperatura crítica era acima de 90 K. A vantagem de ter material de tal temperatura é que o N2 se liquefaz a 77 K.44/52
  45. 45. Filmes Finos  O que são?  São materiais de pequena espessura (0,1 µm a 300 µm) que cobrem determinados substratos.45/52
  46. 46. Filmes Finos  Características:  Ser quimicamente estável,  Aderir bem à superfície,  Ser uniforme,  Ser puro,  Ter baixa densidade de imperfeições.46/52
  47. 47. Filmes Finos  Uso de filmes finos:  Microeletrônica: condutores, resistores, capacitores47/52
  48. 48. Filmes Finos  Óptica: revestimento de lentes a fim de reduzir a quantidade de luz refletida a partir das superfícies das lentes.48/52
  49. 49. Filmes Finos  Metais: revestimento em metais Painéis solares de filmes finos49/52
  50. 50. Filmes Finos  Processos de Fabricação:  Deposição a vácuo: o material é vaporizado ou evaporado em certa superfície,  Emissão: na qual uma alta voltagem gera átomos energéticos do material a ser depositado,  Deposição por vapor químico: ocorre uma reação química com a substância na fase de vapor em uma superfície, formando um revestimento estável e aderente.50/52
  51. 51. Filmes Finos Camadas finas de diamante em um Emissão Nanofitas material51/52
  52. 52. Referências Bibliográficas  Química - A Ciência Central - 9ª Edição , Autor: Brown / Lemay / Bursten Editora: Pearson Education  http://74.125.47.132/search?q=cache:Cj_tDZk3mOsJ:matmec.files.wordpress.co m/2008/08/cap13.ppt+Cer%C3%A2mica+Cristalina&cd=11&hl=pt- BR&ct=clnk&gl=br  http://www.quimica.ufpr.br/gqm/processo%20sol-gel.htm  www.abmaco.org.br/compositos.cfm  http://www.seara.ufc.br/especiais/fisica/supercondutividade/supercondutivid ade2.htm52/52

×