CER

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CERÂMICAS
As Cerâmicas compreendem todos os materiais
inorgânicos, não-metálicos, obtidos geralmente
após tratamento térmico em temperaturas elevadas.
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DEFINIÇÃO

• Cerâmica vem da palavra grega keramus que
  significa coisa queimada
• Numa definição simplificada, materiais cerâmicos
  são compostos de elementos metálicos e não
  metálicos, com exceção do carbono. Podem ser
  simples ou complexos.
• Exemplos SiO2( sílica), Al2O3 (alumina) ,
  Mg3Si4O10(OH)2 (talco)

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CLASSIFICAÇÃO
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CLASSIFICAÇÃO

• Convencionais
• Estruturais
• Vidros
• Louças
• Cimentos

• Avançadas
• Eletrônicos
• Ópticos
• Biomateriais

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CARACTERÍSTICAS GERAIS

• Maior dureza e rigidez quando comparadas aos
  aços.
• Maior resistência ao calor e à corrosão que
  metais e polímeros.
• São menos densas que a maioria dos metais e suas
  ligas.
• Os materiais usados na produção das cerâmicas
  são abundantes e mais baratos.

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PROPRIEDADES TÉRMICAS

• As mais importantes propriedades térmicas dos
  materiais cerâmicos são
• capacidade calorífica ( ? )
• coeficiente de expansão térmica ( ? )
• condutividade térmica

átomos
Ligação Química
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PROPRIEDADES TÉRMICAS
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PROPRIEDADES TÉRMICAS -Aplicação
Uma interessante aplicação, que leva em conta as
propriedades térmicas das cerâmicas, é o seu uso
na indústria aeroespacial.
Temperatura C Temperaturas de subida
Revestimento exterior com fibra amorfas de sílica
de alta pureza. Espessura 1,27-8,89cm
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PROPRIEDADES ÓTICAS

• Descreve a maneira com que um material se
  comporta quando exposto a luz. Assim, um material
  pode ser
• Transparente
• Translúcido
• Opaco

• Dois mecanismos importantes da interação da luz
  com a partícula em um sólido são
• Polarização
• Transição de elétrons entre diferentes níveis de
  energia.

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PROPRIEDADES ÓTICAS
Distorção de uma nuvem de elétrons de um átomo
por um campo elétrico. Alinhamento de dipolos.
Polarização
Absorção de energia (deformação elástica),
resultando em aquecimento
Propagação de ondas eletromagnéticas (radiação
eletromagnética)
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PROPRIEDADES ÓTICAS
Banda de condução
Banda de valência
Luz visível
Faixa de energia 1,8 a 3,1eV
Responsável pelas cores que observamos nos
materiais
Fotocondutividade
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PROPRIEDADES ÓTICAS Aplicação

• Transparência Janelas, lentes, artigos de
  laboratório etc.
• Conversão de luz em eletricidade Laser,
  eletrônica (LEDs).
• Luminescência Lâmpadas elétricas e telas de
  TV.
• Reflexão Fibras óticas (telefonia, TV a cabo
  etc).

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PROPRIEDADES MECÂNICAS

• Descreve a maneira como um material responde a
  aplicação de força, carga e impacto.
• Os materiais cerâmicos são
• Duros
• Resistentes ao desgaste
• Resistentes à corrosão
• Frágeis (não sofrem deformação plástica)

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PROPRIEDADES MECÂNICAS Aplicação

• Componentes de motores de automóveis.
• Ferramentas de corte.
• Blindagem de veículos militares.
• Estruturas de aeronaves.
• Construções civis.
• Abrasivos para polimentos.

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PROPRIEDADES ELÉTRICAS
As propriedades elétricas dos materiais cerâmicos
são muito variadas. Podendo ser

• isolantes Alumina, vidro de sílica (SiO2)
• semicondutores SiC, B4C
• supercondutores (La, Sr)2CuO4, TiBa2Ca3Cu4O11

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PROCESSAMENTO
O processamento de materiais cerâmicos à base de
argila é feito a partir da compactação de pós ou
partículas e aquecimento à temperaturas
apropriadas. Principais etapas
Tamanho e pureza controlados
Preparação da matéria-prima
Hidroplástica ou fundição por suspensão
Moldagem (conformação)
Secagem
Eliminação de água ou ligantes
Sinterização
Tratamento térmico
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PROCESSAMENTO DE VIDROS
Aquecimento das matérias-primas
Conformação
Fabricação de peças com paredes espessas

• Prensagem

• Insuflação

Pressão através da injeção de ar
Conformação de lâminas, tubos, fibras etc.

• Estiramento

Tratamento térmico

• Recozimento
• Têmpera de vidro

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OUTROS PROCESSAMENTOS
Fundição em fita
Prensagem do pó
Fabricação de argilosos, não-argilosos. Cerâmicas
eletrônicas. Cerâmicas magnéticas. Compactação
através de pressão. Grau de compactação X espaço
vazio (partículas)
Produção de substratos para circuito integrados e
capacitores. Lâminas delgadas são produzidas
através de fundição.
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PROCESSAMENTO - Prensagem do pó
Três procedimentos básicos
Isostático
Prensagem a quente
Uniaxial
Compactação do pó em molde metálico. Pressão
aplicada em uma única direção
Material pulverizado contido em envelope de
borracha. Pressão feita por fluido aplicado
isostaticamente.
Conformação e sinterização ao mesmo
tempo. Temperatura e pressão uniaxial.
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PROCESSAMENTO Fundição em fita
A mistura passa por uma lâmina, a qual regula
a espessura do filme, sendo derramada numa
esteira rolante. O filme é seco em um forno e as
lâminas são posteriormente separadas.
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Exemplos de aplicações das cerâmicas
Função eletro-eletrônica
Isolante elétrico
Al2O3, BeO, SiC
substrato
Sensores de gás
semicondutor
SnO2, ZnO, Bi2O3
Condutividade elétrica
SiC, MoSi2
Gerador de calor
Função térmica
Refratariedade
Fornos refratários
Al2O3, SiC
Isolamento térmico
K2O, SiC, CaO
Isolantes térmicos
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Exemplos de aplicações das cerâmicas
Função mecânica
Resistência ao desgaste
Al2O3, ZrO2
Polimento e moagem
Ferramentas de corte
Usinabilidade
Al2O3, ZrO2, TiC, WC
Lubrificação
MoSi2
Lubrificante sólido
Função óptica
Transparência
Lâmpada de sódio
Al2O3
Condutividade
SiO2
Fibra ótica
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Exemplo fotocondução
Sistema para transmissão de informações,
envolvendo um laser para gerar fótons de um sinal
elétrico, fibras óticas para transmissão do feixe
de fótons e um LED para a conversão dos fótons em
sinal elétrico.
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Exemplo funcionamento laser
Exemplo de laser de estado sólido bobeado
oticamente.
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Exemplo célula solar
Exemplo de funcionamento de uma célula solar.
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Exemplos propriedades mecânicas
Pistões e camisas
Peças automotivas
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Exemplos propriedades mecânicas
Construção civil
Lixas para polimento
Ferramentas de corte
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Conformação de cerâmicos
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Sinterização de cerâmicos
Formação de pescoço entre as partículas, o que
torna a peça mais densa.
As partículas se ligam através de pontos de
contato. Grande números de poros.
Final poros arredondados com menor espaço entre
eles.
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Conformação de Vidros
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Conformação de Vidros
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Têmpera de Vidros
A finalidade da têmpera é estabelecer tensões
elevadas de compressão nas zonas superficiais do
vidro, e correspondentes altas tensões de tração
no centro do mesmo. O vidro é colocado no forno,
submetido a uma temperatura de aproximadamente
6000 C até atingir seu ponto ideal. Neste
momento, recebe um resfriamento brusco, o que vai
gera o estado de tensão citado.