Guia Completo da Classificação de Materiais na Engenharia

Neste artigo, vamos discutir sobre Classificação de Materiais na Engenharia. Tudo o que usamos é feito de alguns materiais. Baseados em certas propriedades, eles são agrupados. Vamos entender a Classificação claramente.

Classificação de Materiais

Materiais sólidos foram convenientemente agrupados em três classificações básicas: metais, cerâmicas, e polímeros. Este esquema é baseado principalmente na composição química e estrutura atômica, e a maioria dos materiais cai em um agrupamento distinto ou outro, embora existam alguns intermediários.

Além disso, existem outros três grupos de materiais de engenharia importantes – compósitos, semicondutores, e biomateriais.

Compósitos consistem em combinações de dois ou mais materiais diferentes, enquanto
semicondutores são utilizados por causa de suas características elétricas incomuns; biomateriais são implantados no corpo humano. Uma breve explicação dos tipos de materiais e características representativas é oferecida a seguir.

Classificação de Materiais com Descrição

1. Metais

Materiais metálicos são normalmente combinações de elementos metálicos. Eles têm grande número de elétrons não localizados; ou seja, estes elétrons não estão ligados a átomos particulares. Muitas propriedades dos metais são diretamente atribuíveis a estes elétrons. Metais são condutores extremamente bons de eletricidade e calor e não são transparentes à luz visível; uma superfície metálica polida tem aparência lustrosa. Além disso, metais são bastante fortes, porém deformáveis, o que explica seu uso extensivo em aplicações estruturais.

2. Cerâmicas

Cerâmicas são compostos entre elementos metálicos e não metálicos; são mais frequentemente óxidos, nitretos e carbonetos. A ampla gama de materiais que se enquadra nesta classificação inclui cerâmicas compostas de minerais de argila, cimento e vidro. Estes materiais são tipicamente isolantes à passagem de eletricidade e calor, e são mais resistentes a altas temperaturas e ambientes severos que metais e polímeros. Com relação ao comportamento mecânico, cerâmicas são duras mas muito frágeis.

3. Polímeros

Outra classificação de materiais são polímeros. Polímeros incluem os familiares materiais plásticos e borrachas. Muitos deles são compostos orgânicos que são quimicamente baseados em carbono, hidrogênio e outros elementos não metálicos; além disso, têm estruturas moleculares muito grandes. Estes materiais tipicamente têm baixas densidades e podem ser extremamente flexíveis.

4. Compósitos

Vários materiais compósitos foram projetados que consistem de mais de um tipo de material. Fibra de vidro é um exemplo familiar, no qual fibras de vidro são incorporadas dentro de um material polimérico. Um compósito é projetado para exibir uma combinação das melhores características de cada um dos materiais componentes. Fibra de vidro adquire resistência do vidro e flexibilidade do polímero. Muitos dos recentes desenvolvimentos de materiais envolveram materiais compósitos.

5. Semicondutores

Semicondutores têm propriedades elétricas que são intermediárias entre condutores elétricos e isolantes. Além disso, as características elétricas destes materiais são extremamente sensíveis à presença de minúsculas concentrações de átomos de impureza, que concentrações podem ser controladas sobre regiões espaciais muito pequenas. Os semicondutores tornaram possível o advento de circuitos integrados que revolucionaram totalmente as indústrias de eletrônica e computação (para não mencionar nossas vidas) nas últimas duas décadas.

6. Biomateriais

Biomateriais são empregados em componentes implantados no corpo humano para substituição de partes do corpo doentes ou danificadas. Estes materiais não devem produzir
substâncias tóxicas e devem ser compatíveis com tecidos corporais (ou seja, não devem causar
reações biológicas adversas). Todos os materiais acima – metais, cerâmicas, polímeros, compósitos e semicondutores – podem ser usados como biomateriais.

Materiais Futuros

Estes são um acréscimo à classificação de materiais na engenharia, pois a ciência e tecnologia estão em constante evolução.

Materiais inteligentes (ou inteligentes) são uma classe de materiais de ponta que estão sendo criados atualmente e terão grande impacto em muitas de nossas tecnologias. A palavra "inteligente" sugere que estes materiais podem detectar mudanças em seu ambiente e responder de maneiras predefinidas a estas mudanças – características também vistas em seres vivos. Além disso, a noção "inteligente" está sendo usada para sistemas mais complexos que combinam materiais inteligentes e tradicionais.

Algum tipo de sensor (que detecta um sinal de entrada) e um atuador são componentes de um material inteligente (ou sistema) (que realiza uma função responsiva e adaptativa).

Em reação a mudanças de temperatura, campos elétricos e/ou magnéticos, atuadores podem ser solicitados a alterar forma, posição, frequência natural ou características mecânicas. Ligas de memória de forma, cerâmicas piezoelétricas, materiais magnetostritivos e fluidos eletorreológicos/magnetorreológicos são os materiais mais prevalentes usados em atuadores.

Ligas de memória de forma são metais que, quando a temperatura é alterada, revertem para suas formas originais após serem deformadas. Cerâmicas piezoelétricas expandem e contraem em resposta a um campo elétrico aplicado (ou tensão); como suas dimensões são alteradas, também geram um campo elétrico.

Conclusão

Estes foram os tipos de materiais que encontramos e usamos em nosso dia a dia. Baseados nesta classificação de materiais, pesquisadores tentam melhorar a qualidade ou auxilia no estudo deles de forma mais conveniente.