iodesign_portfolio2

4 • Capítulo 1
Figura 1.2 Três amostras de discos delgados, de óxido de
alumínio, que foram colocadas sobre uma página impressa,
com o objetivo de realçar suas diferenças em termos das
características de transmitância da luz. O disco mais à esquerda
é transparente (isto é, praticamente toda luz refletida
na página passa através dele), enquanto o disco no centro
é translúcido (significando que parte dessa luz refletida é
transmitida através do disco). O disco à direita é opaco, ou
seja, nenhuma luz passa através dele. Essas diferenças nas
propriedades ópticas são uma consequência de diferenças
nas estruturas desses materiais, as quais resultaram da maneira
como os materiais foram processados.
Preparo das amostras, P. A. Lessing
Dessa forma, as estruturas dessas três amostras são diferentes em termos dos contornos entre os
cristais e da presença de poros, o que afeta as propriedades de transmitância óptica. Além disso, cada
material foi produzido com a utilização de uma técnica de processamento diferente. E, certamente,
se a transmitância óptica for um parâmetro importante em relação à aplicação final do material, o
desempenho apresentado por cada um deles será diferente.
1.3 POR QUE ESTUDAR A CIÊNCIA E A ENGENHARIA DE MATERIAIS?
Por que estudamos os materiais? Muitos cientistas experimentais ou engenheiros, sejam eles mecânicos,
civis, químicos ou elétricos, irão uma vez ou outra deparar-se com um problema de projeto que
envolve materiais. Os exemplos podem incluir uma engrenagem de transmissão, a superestrutura
para um edifício, um componente de uma refinaria de petróleo, ou um chip de circuito integrado.
Obviamente, os cientistas e engenheiros de materiais são especialistas que estão totalmente envolvidos
na investigação e no projeto de materiais.
Muitas vezes, um problema de materiais consiste na seleção do material correto entre os muitos
milhares que estão disponíveis. A decisão final normalmente se baseia em diversos critérios.
Em primeiro lugar, as condições de serviço devem ser caracterizadas, uma vez que elas ditarão as
propriedades necessárias do material. Raramente um material possui a combinação máxima ou
ideal de propriedades. Dessa forma, pode ser necessário abrir mão de uma característica por outra.
O exemplo clássico envolve a resistência mecânica e a ductilidade; normalmente, um material que
possui alta resistência mecânica terá uma ductilidade apenas limitada. Em tais casos, pode ser necessário
um compromisso entre duas ou mais propriedades.
Uma segunda seleção a ser considerada é a deterioração das propriedades dos materiais durante
sua vida útil. Por exemplo, reduções significativas na resistência mecânica podem resultar da
exposição a temperaturas elevadas ou a ambientes corrosivos.
Finalmente, a consideração definitiva provavelmente estará relacionada com aspectos
econômicos: quanto custará o produto acabado? Um material pode apresentar um conjunto ideal
de propriedades, mas pode ser de custo proibitivo. Novamente, algum comprometimento será
inevitável. O custo de uma peça acabada inclui também os custos para sua conformação na forma
desejada.
Quanto mais familiarizado estiver um engenheiro, ou um cientista, com as várias características
e relações estrutura-propriedade, assim como com as técnicas de processamento dos materiais, mais
capacitado e confiante estará para definir materiais com base nesses critérios.
1.4 CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
Os materiais sólidos foram agrupados convenientemente em três categorias básicas: metais,
cerâmicas e polímeros. Esse esquema está baseado principalmente na composição química e
na estrutura atômica. A maioria dos materiais se enquadra em um ou outro grupo distinto.
Adicionalmente, existem os compósitos, que são combinações engenheiradas de dois ou mais