Classificação e Aplicações de Materiais na Engenharia

Tipos Específicos de Materiais

Compósitos

Materiais compósitos são constituídos de mais de um tipo de material insolúvel entre si. Os compósitos são projetados para apresentar a combinação das melhores características de cada material constituinte. Muitos dos recentes desenvolvimentos em materiais envolvem materiais compósitos.

Um exemplo clássico é o compósito de matriz polimérica com fibra de vidro. O material compósito apresenta a resistência da fibra de vidro associada à flexibilidade do polímero.

Semicondutores

Materiais semicondutores apresentam propriedades elétricas intermediárias entre metais e isolantes. Além disso, as características elétricas são extremamente sensíveis à presença de pequenas quantidades de impurezas, cuja concentração pode ser controlada em pequenas regiões do material (para formar as junções p-n).

Os semicondutores tornaram possível o advento do circuito integrado, que revolucionou as indústrias de eletrônica e computadores.

Exemplos: Si, Ge, GaAs, InSb, GaN, CdTe.

Biomateriais

Biomateriais são empregados em componentes para implantes em seres humanos. Esses materiais não devem produzir substâncias tóxicas e devem ser compatíveis com o tecido humano (isto é, não devem causar rejeição). Metais, cerâmicas, compósitos e polímeros podem ser usados como biomateriais.

Materiais Avançados

São materiais utilizados em aplicações de tecnologia de ponta, ou seja, são materiais empregados na fabricação de dispositivos ou componentes que operam usando princípios sofisticados. Estes materiais são geralmente materiais tradicionais cujas propriedades são otimizadas ou materiais novos de alto desempenho.

Exemplos de Aplicações:

• Equipamentos eletrônicos (VCRs, CD players, DVDs);
• Computadores e sistemas de fibra óptica;
• Foguetes e mísseis militares;
• Detectores, lasers e displays de cristal líquido;
• Indústria aeroespacial.

Necessidade de Materiais Modernos

As demandas atuais exigem materiais que apresentem as seguintes características:

• Alto desempenho;
• Baixo peso e alta resistência;
• Resistência a altas temperaturas;
• Desenvolvimento de materiais que sejam menos danosos ao meio ambiente e mais fáceis de serem reciclados ou regenerados.

Agregados na Construção Civil

Agregados são materiais granulosos, naturais ou artificiais, divididos em partículas de formatos e tamanhos mais ou menos uniformes. Eles atuam como material inerte nas argamassas e concretos, aumentando o volume da mistura e reduzindo seu custo. Os agregados são os insumos minerais mais consumidos no mundo pela indústria da construção civil.

Características Físicas dos Agregados

Agregados representam 80% a 90% do volume do concreto e determinam:

• Massa Específica (ME) do concreto;
• Módulo de Elasticidade (E);
• Condutibilidade térmica.

Aplicações Comuns de Agregados

• Lastro de vias férreas;
• Bases para calçamentos e camadas drenantes;
• Argamassas para assentamento e revestimento (pisos, paredes e tetos);
• Reforço das camadas de um pavimento;
• Concretos asfálticos;
• Concretos (Simples, Armado, Protendido e Especiais).

Funções dos Agregados em Argamassas e Concretos

Os agregados têm a função de:

• Resistir aos esforços mecânicos, ao desgaste e ao intemperismo;
• Reduzir as variações volumétricas;
• Reduzir o custo da mistura.

A Importância dos Agregados em Argamassas e Concretos

As propriedades físicas e químicas dos agregados e das misturas ligantes são essenciais para a durabilidade das estruturas (obras) em que são usados. São inúmeros os exemplos de falhas estruturais cuja causa foi a seleção e o uso inadequado dos agregados.

Considerado como produto básico da indústria da construção civil, o concreto de cimento Portland utiliza, em média, por metro cúbico, a seguinte composição:

• 42% de agregado graúdo (brita);
• 40% de areia;
• 10% de cimento;
• 7% de água;
• 1% de aditivos químicos.