Classificação de Materiais - Visão Geral Completa com Definições

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

Classificação de Materiais

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

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

Os compósitos consistem em combinações de dois ou mais materiais diferentes, enquanto
os semicondutores são utilizados devido às 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

Os materiais metálicos são normalmente combinações de elementos metálicos. Eles têm um grande número de elétrons não localizados; isto é, esses elétrons não estão ligados a átomos particulares. Muitas propriedades dos metais são diretamente atribuíveis a esses elétrons. Os metais são extremamente bons condutores de eletricidade e calor e não são transparentes à luz visível; uma superfície de metal polida tem uma aparência brilhante. Além disso, os metais são bastante fortes, porém deformáveis, o que explica seu amplo uso em aplicações estruturais.

2. Cerâmica

As cerâmicas são compostos entre elementos metálicos e não metálicos; eles são mais freqüentemente óxidos, nitretos e carbonetos. A ampla gama de materiais que se enquadra nessa classificação inclui cerâmicas compostas de minerais argilosos, cimento e vidro. Esses materiais são tipicamente isolantes à passagem de eletricidade e calor e são mais resistentes a altas temperaturas e ambientes agressivos do que metais e polímeros. No que diz respeito ao comportamento mecânico, as cerâmicas são duras, mas muito quebradiças.

3. Polímeros

Outra classificação de materiais são os polímeros. Os polímeros incluem os conhecidos materiais de plástico e borracha. Muitos deles são compostos orgânicos que são quimicamente baseados em carbono, hidrogênio e outros elementos não metálicos; além disso, eles têm estruturas moleculares muito grandes. Esses materiais normalmente têm baixas densidades e podem ser extremamente flexíveis.

4. Compostos

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

5. Semicondutores

Os semicondutores possuem propriedades elétricas intermediárias entre os condutores elétricos e os isolantes. Além disso, as características elétricas desses materiais são extremamente sensíveis à presença de pequenas concentrações de átomos de impureza, cujas concentrações podem ser controladas em regiões espaciais muito pequenas. Os semicondutores tornaram possível o advento dos circuitos integrados que revolucionaram totalmente as indústrias eletrônica e de computadores (sem mencionar nossas vidas) nas últimas duas décadas.

6. Biomateriais

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

Materiais Futuros

Estes são um complemento para a classificação de materiais em engenharia, pois a ciência e a tecnologia estão em constante evolução.

Materiais inteligentes (ou inteligentes) são uma classe de materiais de ponta que estão sendo criados atualmente e terão um grande impacto em muitas de nossas tecnologias. A palavra “inteligente” sugere que esses materiais podem detectar mudanças em seus arredores e responder de maneiras predefinidas a essas mudanças – características que também são 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 (ou sistema) inteligente (que desempenha uma função responsiva e adaptativa).

Em reação a mudanças na temperatura, campos elétricos e/ou campos magnéticos, os atuadores podem ser solicitados a alterar a forma, localização, frequência natural ou características mecânicas. Ligas com memória de forma, cerâmicas piezoelétricas, materiais magnetostritivos e fluidos eletrorreológicos/magnetoreológicos são os materiais mais utilizados em atuadores.

As ligas com memória de forma são metais que, quando a temperatura é alterada, voltam às suas formas originais após serem deformadas. Cerâmicas piezoelétricas expandem e contraem em resposta a um campo elétrico aplicado (ou tensão); à medida que suas dimensões são alteradas, elas também geram um campo elétrico.

Conclusão

Estes foram os tipos de materiais que encontramos e utilizamos no nosso dia-a-dia. Com base nesta classificação de materiais os pesquisadores tentam melhorar a qualidade ou ajuda a estudá-los de forma mais conveniente.