Este documento descreve as propriedades de diferentes materiais em diferentes escalas, desde a subatômica até a macroscópica. Ele também discute como as ligações atômicas influenciam as propriedades térmicas, elétricas e mecânicas de metais, cerâmicas e polímeros.
1. Microestrutura
Estruturas de
Engenharia
10-15 10-12
Subatômico Atômico Microscópico Macroscópico
Arranjos
Atômicos
Escala (m)
Átomos
Moléculas
Partículas
Elementares
Núcleo
Níveis
10-9 10-6 10-3 10 0 10 3
Objeto
Monômeros Polímeros
Células Unitárias
Contornos de Grão Grãos
Circuitos Integrados Corpo de Prova Muralha da China
Figura 1.1 - Comparação entre o tamanho de diversas estruturas.[3]
9. Estabilidade térmica e química
[Barsoum,1997]
Suscetível a corrosão, oxidaçãoMetal
Resistente a corrosão, oxidação, altas
temperaturas
Cerâmica
Degrada com solventes, altas
temperaturas
Polímero
CaracterísticaMaterial
Quanto maior a estabilidade térmica e química, menor é a suscetibilidade
a corrosão e degradação a elevados temperaturas.
10. Condutividade elétrica
[Callister,1997]
10-8 a 10-7Metal
10-6 a 1018Cerâmica
108 a 1017Polímero
Resistividade elétrica (ohm-m)Material
Quanto maior a resistividade elétrica, menor é a condutividade elétrica.
11. Condutividade térmica
[Callister,1997]
10 a 400Metal
1 a 500Cerâmica
0,01 a 0,5Polímero
Condutividade térmica (W/m-K)Material
Quanto maior a condutividade térmica, maior é a condução de calor.
12. Módulo de elasticidade
30 a 400Metal
60 a 430Cerâmica
0,002 a 5Polímero
Módulo de elasticidade (GPa)Material
[Callister,1997]
Quanto maior o módulo de elasticidade, menor é o comportamento
elástico do material.
13. Resistência mecânica
100 a 1700Metal
100 a 1000Cerâmica
1 a 70Polímero
Resistência sob tensão (MPa)Material
[Callister,1997]
Quanto maior é a resistência mecânica, mais tensão o material suporta
antes do início da ruptura.
15. Tenacidade à fratura
20 a 90Metal
0,5 a 6Cerâmica
0,5 a 6Polímero
Tenacidade a fratura (MPa-m-1/2)Material
[Callister,1997]
Quanto maior é a tenacidade, maior é a capacidade do material de
absorver energia até a fratura.
18. Ligações atômicas
[vanVlack,1973]
Ligações primárias (>100 kcal/mol):
iônica: doação/recepção de elétrons
covalente: compartilhamento de elétrons
metálica: nuvens de elétrons
Ligações secundárias (<10 kcal/mol):
atração eletrostática entre moléculas
formadas a partir de ligações covalentes ou
iônicas
van der Waals: dipolo–dipolo
27. Composto
Cerâmico
Ponto de
fusão (ºC)
% Caráter Covalente % Caráter Iônico
MgO 2798 27 73
Al2O3 2050 37 63
SiO2 1715 49 51
Si3N4 1900 70 30
SiC 2500 89 11
• Comparação entre a porcentagem (%) do caráter iônico e
covalente de vários compostos cerâmicos; e suas respectivas
temperaturas de fusão.