Materiais Modernos - PowerPoint by 6dAir6J

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									          Materiais Modernos

“As propriedades macroscópicas observáveis dos materiais são o
    resultado das estruturas e processos em níveis atômico e
                           molecular.”




                 Lucas Spínola Martins     17098
                 Lucas Yoshio Arai          17099
                 Vinícius Abrantes de Souza 17130
                         Sumário
   Cristais-líquidos;
   Polímeros;
   Biomateriais;
   Cerâmicas;
   Supercondutividade;
   Filmes finos;
   Referências bibliográficas.
                Cristais-líquidos
 Descoberta feita pelo
  botânico Frederick
  Reinitzer com o benzoato
  de colesterila;
 É uma fase intermediária
  entre a fase sólida e a fase
  líquida;
 Possui características de
  ambas as fases;
 Possui parte da estrutura
  dos sólidos e parte da
  liberdade de movimento
  dos líquidos;
 Normalmente são
  moléculas longas e no
  formato de tubos.                 1 2 3 4 5 6
             Cristais-líquidos
 Tipos de fases:
  – Fase nemática
    (menos
    ordenada);




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        Cristais-líquidos


 Fase
  esmética;
          Cristais-líquidos


 Fase colestérica
  (mais ordenada).
                Cristais-líquidos
 Aplicações:
   Telas LCD de
    monitores, vídeo
    games, relógios e
    aparelhos eletrônicos
    diversos, devido à sua
    propriedade
    anisotrópica óptica.




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                      Polímeros
 O que são polímeros?
    São compostos formados
     pela repetição constante de
     uma mesma molécula.
    As unidades constituintes
     dos polímeros são
     denominadas monômeros.
    Exemplos: plásticos, DNA,
     proteínas, borracha etc.




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       Tipos de polimerização
 Polimerização por adição
  Formam polímeros com unidades
  repetitivas de fórmula molecular idêntica
  ao monômero de partida.




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Ex.: Polimerização por adição




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      Tipos de polimerização
 Polimerização por condensação
  - Polimerização por condensação: as
    moléculas se unem por meio da eliminação
    de uma molécula pequena (por exemplo, a
    água)
  - Os polímeros formados a partir de dois
    monômeros diferentes são chamados de
    copolímeros
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Ex.: Polimerização por condensação



       Ácido tereftálico               Etileno glicol




         Tereftalato de etileno - poliéster




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               Tipos de polímeros

 Plástico: materiais que podem ser moldados.
 Termoplástico: materiais que podem ser moldados mais
  de uma vez.
 Termocurado: materiais que podem ser moldados apenas
  uma vez.
 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.



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             Tipos de polímeros




                                        Sacolas (termoplástico)
Camisa de poliéster
  (elastômero)




                      Dentadura (termocurado)          1 2 3 4 5 6
    Estrutura e propriedades físicas dos polímeros

 Cadeias de polímeros tendem a ser flexíveis e facilmente entrelaçadas
  ou cruzadas;
 Grau de cristalinidade: é a fração de regiões organizadas em relação
  ao material todo;
 O estiramento de um polímero pode aumentar o grau de cristalinidade.
 O grau de cristalinidade também é determinado pela massa molecular
  média. Ex.:
  – polietileno de baixa densidade tem uma massa molecular média na
    faixa de 10.000 u (utilizado em pacotes plásticos);
  – polietileno de alta densidade tem uma massa molecular média na
    faixa de 1.000.000 u (utilizado em garrafas plásticas para leite).



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Estrutura e propriedades físicas dos polímeros




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 Polímeros com ligação cruzada
 São ligações formadas entre as cadeias de polímeros
  fazendo com que o polímero fique mais firme.




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                  Biomateriais
 Materiais que possuem
  aplicação biomédica;
 Todo biomaterial deve ser
  biocompatível para não
  desencadear reações
  imunológicas em nossos
  organismos;
 Devem atender a
  exigências físicas e
  químicas.


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               Biomateriais
 Aplicações
  – Substituições e reparos do coração;
  – Implantes vasculares;
  – Tecidos artificiais;
  – Substituições de bacia.




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                       Biomateriais
 Exemplos de biomateriais
  poliméricos:




                                      Pele artificial de quitina

Aorta real e aorta artificial
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                   Cerâmicas
 Cerâmicas são materiais inorgânicos, sólidos, não-
  metálicos, podendo ser cristalinas ou não-cristalinas. As
  não-cristalinas incluem vidro e outros materiais com
  estrutura amorfa. Normalmente são duras, quebradiças e
  estáveis a temperaturas muito altas.




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  Processamento de cerâmicas
 Geralmente      as     cerâmicas     desenvolvem
  microfissuras aleatórias não detectáveis durante o
  processamento, que são a origem de quebras e
  rachaduras.
 Sinterização: é o aquecimento de partículas
  uniformes muito puras (cerca de 1 μm em
  diâmetro) sob pressão para forçar a ligação das
  partículas.
 Processo sol-gel: é um método importante para a
  formação de partículas uniformes puras.

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               Processo sol-gel

Metal           Álcool               Alcóxido metálico
 O produto alcóxido, é dissolvido em um solvente alcoólico apropriado.




    Álcóxido                        Sol
 O Ti(OH)4 está presente nesse estágio como um sol, uma suspensão
  de partículas extremamente pequenas.
 O gel é formado a partir da condensação do sol, apresentando uma
  consistência de gelatina. Quando esse material é aquecido, todo o
  líquido é removido e o gel é convertido em pó de óxido.


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           Compósitos cerâmicos
• Compósitos: mistura complexa
  de dois ou mais materiais
  produzindo a cerâmica.
• Resultado: cerâmica mais
  resistente.
• Método mais eficiente: adição
  de fibras a um material
  cerâmico.
• Por definição, uma fibra tem
  comprimento de no mínimo cem
  vezes seu diâmetro.
• Exemplo: fibras de SiC (carbeto
  de silício).



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    Aplicações das cerâmicas
• Usadas na indústria de instrumentos
  cortantes;
• Usadas na indústria eletrônica (circuitos
  semicondutores integrados normalmente
  fabricados de alumina);
• Materiais de piezoelétrica, usados em
  relógios e geradores ultrasônicos;
• Ladrilhos usados na superfície externa de
  ônibus espaciais.
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Aplicações das cerâmicas




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           Supercondutividade
 Em 1911, o físico
  holandês H. Kamerlingh
  Onnes descobriu que o
  mercúrio quando é
  resfriado abaixo de 4,2 K
  perde toda sua resistência
  ao fluxo de elétrons;
 Teoria BCS (explica bem o
  fenômeno mas ainda não
  é satisfatória).


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               Supercondutores
 Tabela das temperaturas de transição da supercondutividade




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                Supercondutores
 Aplicações:
    Incrível potencial econômico
     para dispositivos elétricos;
    Suporte para novas
     tecnologias de microchips;
    Efeito Meissner: construção
     de trens de alta velocidade
     (Transrapid de Xangai);
    Geração de campos
     magnéticos intensos para o
     funcionamento de
     equipamentos médicos
     (IRM).

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                Filmes finos
• O termo filme fino não tem definição precisa. Em
  geral refere-se a filmes com espessura variando
  de 0,1 μm a aproximadamente 300 μm.
• Para um filme fino ser útil, ele deve possuir todas
  ou a maioria das seguintes propriedades:
 ser quimicamente estável;
 aderir bem à superfície;
 ser uniforme;
 ser puro;
 ter baixa densidade de imperfeições.
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            Usos de filmes finos
• Microeletrônica
  (condutores, resistores e
  capacitores);
• Revestimentos ópticos
  (para reduzir a reflexão de
  uma lente);
• Revestimentos de
  proteção para metais;
• Aumento de resistência de
  ferramentas;
• Redução de arranhões em
  vidros.

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    Fabricação de filmes finos
 Deposição à vácuo: o filme fino é aquecido
  em uma câmara de alto vácuo. As
  moléculas vaporizadas se deslocam em
  linha reta para o ponto de deposição e a
  uniformidade é obtida ao girar a peça.




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                   Emissão
 Alta voltagem aplicada
  através do gás, resulta
  na ionização;
 Os íons são
  acelerados no sentido
  do alvo carregado
  negativamente,
  chocando-se com os
  átomos de metal da
  superfície.

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Decomposição de vapor químico
 A superfície é revestida com um composto
  volátil a uma temperatura alta.
 Sobre a superfície, o composto sofre uma
  reação      química   para      formar um
  revestimento estável.




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     Referências bibliográficas
 Química: A Ciência Central – Brown,
  LeMay, Bursten – 9ª edição;
 http://images.google.com.br/;
 http://www.qmc.ufsc.br/qmcweb/artigos/poli
  meros.html;
 http://www.seara.ufc.br/especiais/fisica/supe
  rcondutividade/supercondutividade.htm.

								
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