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Objetivos do Aprendizado<br />
Após estudar este capítulo, você deverá ser capaz de fazer o seguinte:<br />
1. Listar seis diferentes classificações das propriedades dos<br />
materiais, as quais determinam sua aplicabilidade.<br />
2. Citar os quatro componentes que estão envolvidos no<br />
projeto, na produção e na utilização dos materiais, e descrever<br />
sucintamente suas possíveis inter-relações.<br />
3. Citar três critérios que são importantes no processo de<br />
seleção de materiais.<br />
4. (a) Listar as três classificações principais dos materiais<br />
sólidos, e então citar as características químicas que<br />
distinguem cada uma delas.<br />
(b) Citar os quatro tipos de materiais avançados e, para<br />
cada um deles, sua(s) característica(s) distinta(s).<br />
5. (a) Definir sucintamente material/sistema inteligente.<br />
(b) Explicar sucintamente o conceito de nanotecnologia<br />
e sua aplicação a materiais.<br />
1.1 PERSPECTIVA HISTÓRICA<br />
Os materiais estão mais enraizados em nossa cultura do que a maioria de nós se dá conta. Nos transportes,<br />
habitação, vestuário, comunicação, recreação e produção de alimentos — virtualmente, todos<br />
os seguimentos de nosso cotidiano são influenciados, em maior ou menor grau, pelos materiais.<br />
Historicamente, o desenvolvimento e o avanço das sociedades estiveram intimamente ligados às<br />
habilidades de seus membros em produzir e manipular materiais para satisfazer às suas necessidades.<br />
De fato, as civilizações antigas foram identificadas de acordo com seu nível de desenvolvimento em<br />
relação aos materiais (Idade da Pedra, Idade do Bronze, Idade do Ferro). 1<br />
Os primeiros seres humanos tiveram acesso a apenas um número muito limitado de materiais,<br />
aqueles que ocorrem naturalmente: pedra, madeira, argila, peles, e assim por diante. Com o tempo,<br />
eles descobriram técnicas para a produção de materiais que tinham propriedades superiores àquelas<br />
dos materiais naturais; esses novos materiais incluíam as cerâmicas e vários metais. Além disso,<br />
descobriu-se que as propriedades de um material podiam ser alteradas por meio de tratamentos<br />
térmicos e pela adição de outros constituintes. Naquele ponto, a utilização dos materiais era um<br />
processo totalmente seletivo, que envolvia escolher, entre um conjunto específico e limitado de<br />
materiais, aquele que por suas características mais se adequava a uma dada aplicação. Somente em<br />
tempos mais ou menos recentes os cientistas compreenderam as relações entre os elementos estruturais<br />
dos materiais e suas propriedades. Esse conhecimento, adquirido aproximadamente ao longo<br />
dos últimos 100 anos, deu-lhes as condições para moldar, de modo significativo, as características dos<br />
materiais. Nesse contexto, desenvolveram-se dezenas de milhares de materiais diferentes, com características<br />
específicas, os quais atendem às necessidades da nossa moderna e complexa sociedade,<br />
e incluem metais, plásticos, vidros e fibras.<br />
O desenvolvimento de muitas das tecnologias que tornam a nossa existência tão confortável<br />
está intimamente associado à disponibilidade de materiais adequados. Um avanço na compreensão<br />
de um tipo de material leva com frequência ao progresso gradativo de alguma tecnologia.<br />
Por exemplo, não teria sido possível fabricar os automóveis, sem a disponibilidade, a baixo<br />
custo, de aço ou de outro material substituto comparável. Nos tempos atuais, os dispositivos<br />
eletrônicos sofisticados dependem de componentes fabricados a partir dos chamados materiais<br />
semicondutores.<br />
1.2 CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS<br />
Muitas vezes, é conveniente subdividir a disciplina Ciência e Engenharia de Materiais nas subdisciplinas<br />
Ciência de Materiais e Engenharia de Materiais. Especificamente, a Ciência de Materiais<br />
envolve a investigação das relações entre as estruturas e as propriedades dos materiais. Em contraste,<br />
a Engenharia de Materiais, com base nas correlações estrutura-propriedade, projeta ou<br />
“engenhera” a estrutura de um material para obter nele um conjunto predeterminado de propriedades.<br />
2 A partir de uma perspectiva funcional, o papel de um cientista de materiais é desenvolver<br />
ou sintetizar novos materiais, ao passo que um engenheiro de materiais é chamado para criar<br />
1 As datas aproximadas para o início das Idades da Pedra, do Bronze e do Ferro foram 2,5 milhões a.C., 3500 a.C. e 1000 a.C., respectivamente.<br />
2 Ao longo deste texto, chamamos a atenção para as relações que existem entre as propriedades dos materiais e os elementos estruturais.<br />
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