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