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Histria da MetalurgiaAtualmente a nossa sociedade encontra-se extremamente dependente dos metais. Em transportes, estruturas e ferramentas so usadas grandes quantidades de ferro fundido e ao. Em quase todas as aplicaes eltricas utilizado cobre. nossa volta observa-se uma crescente utilizao de alumnio e de outros metais leves - titnio e zircnio (os chamados metais da idade espacial). De modo a fazer-se uma distino entre a era moderna e a era neoltica (Idade da Pedra), os arquelogos tiveram necessidade de classificar os estdios de desenvolvimento das civilizaes em Idade do Cobre, Idade do Bronze e Idade do Ferro. Os povos que melhor dominavam as tcnicas de processamento e extrao de metais foram os que se suplantaram e se destacaram dos outros, tanto em nvel de melhores condies de vida, como em vitrias nas batalhas, dando assim origem aos grandes imprios que existiram. Calcula-se hoje, que o primeiro contacto com os metais se deu na era neoltica por volta de 6000 a 4000 anos AC com o uso de xidos vermelhos (de ferro) em corantes para rituais e prticas funerrias, em decorao e polimento, assim como os minerais azuis e verdes (de cobre) na Mesopotmia e no Egito. Em Creta pequenas peas de azorete foram tambm descobertas em algumas habitaes. O ouro, a prata e o cobre foram os primeiros metais a serem descobertos, dado que existiam no seu estado nativo. O ouro estava bem distribudo superfcie da Terra e era muito resistente corroso, pelo que o seu brilho atraiu a ateno do Homem Primitivo. Os ornamentos eram uma das mltiplas aplicaes deste metal. O cobre existia no solo em grande quantidade. Era facilmente martelado com o auxlio de pedras, o que lhe causava um certo endurecimento, convertendo-se depois em utenslios. Os trabalhos mais antigos do cobre datam de 6000 a.C. e foram descobertos no Mdio Oriente particularmente em redor de Ur. Foi neste local, cerca de 3500 AC, que em escavaes efetuada se encontraram ornamentos e armas de metal fundido e vazado, isto , p raticamente 2000 anos aps ter sido encontrado o primeiro artigo em metal toscamente martelado com pedras. Tambm foram encontrados trabalhos antigos no Egito e na ndia. Hoje se pensa que, mais por acidente do que por inteno, foi produzida uma liga de cobre e estanho, surgindo assim o bronze por volta de 3000 anos AC na Sumria. Esta liga era mais dura e mais resistente que o cobre, era mais apta a ser vazada em moldes originando produtos de melhor impresso.

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Como a proporo de cobre e estanho era crtica (entre 1% e 10% de estanho) e os minrios de estanho no eram to abundantes e bem distribudos como os de cobre, em certos lugares, como no Egipto, a Idade do Cobre prolongou-se at mais tarde. Os Egpcios comearam tarde na manufatura do bronze (obtido de Tria e Creta), mas apresentaram uma tcnica de vazamento em moldes muito avanada ("host wax"). Este perodo, denominado Idade do Bronze, estendeu-se at a Era Romana. Na China por volta de 2000 AC descoberto um novo metal, o ferro. Este no ocorre no estado nativo e pensa-se mesmo que as primeiras formas de ferro a serem usadas pelo Homem Primitivo provieram de meteoritos (o ferro encontrado possua quantidades significativas de nquel, caracterstica do ferro meterico). Este ferro era trabalhado de forma idntica ao ouro, prata e cobre s que tinha a particularidade de ser mais duro. O seu preo era elevado devido sua raridade. Os povos antigos associavam o ferro a divindades, considerando-o um "enviado do cu". S mais tarde que o ferro foi usado com maior abundncia quando se descobriu como extra-lo do seu minrio. O ferro comeou por ser aquecido em fornos primitivos abaixo do seu ponto de fuso, separando-se a "ganga" (impurezas com menor ponto de fuso), a qual se deslocava para a superfcie sendo removida sob a forma de escria, restando esponja de ferro, a qual era trabalhada na bigorna, obtendose as ferramentas e utenslios existentes naquela altura (2500 a 500 AC). O lato (liga de cobre e zinco) foi descoberto entre 1600 a 600 a.C. na Prsia, China e Palestina. O primeiro artigo de ferro manufaturado, que data de 1350 AC, era uma lmina de punhal encontrada no tmulo do Fara - Tutankhamon. Este punhal foi encontrado no local de maior importncia e destaque do tmulo. O baixo teor de carbono encontrado no ferro conferia-lhe uma grande resistncia corroso e por isso foram encontrados pregos praticamente intactos usados em navios Vikings que estavam enterrados h mais de 1000 anos. Os utenslios de ferro trabalhado produzidos pelos Hittitas em 3500 a.C. no eram muito melhores do que o cobre e o bronze. S quando se desenvolveram tcnicas de tratamento trmico do ferro (contendo carbono) que se conseguiram produtos fortes e resistentes. Por exemplo, a tmpera foi desenvolvida pelos Gregos e pelos Romanos e os produtos endurecidos tinham mltiplas vantagens que se reflitam nas vitrias militares contribuindo para a edificao de Imprios. Exemplo deste fato foi uma batalha travada cerca de 220 AC entre Romanos e Gauleses em que as espadas Gallic de ferro (s quais no eram aplicados quaisquer tratamentos trmicos) eram muito menos resistentes que as armas dos romanos

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(estas sim apresentavam tratamentos trmicos dando assim vantagem de combate aos romanos). Por volta de 400 AC os Gregos desenvolveram um tratamento trmico denominado revenido, que consistia em aquecer o metal a uma temperatura conveniente tornando-o menos frgil. Com a sua aplicao melhoraram a produo de pontas de lanas, chisels e espadas. Deste modo, o ferro tornou-se cada vez mais importante na vida do Homem e na sua Cultura. Foi na ndia que se deu incio produo de ao. Chamaram-lhe Ao Wootz (processo de carbonizao conhecido pelos Egpcios antigos) e era obtido a partir da esponja de ferro produzida num alto forno (sc. XIV). Como a temperatura atingida no permitia a fuso do ferro, esta esponja de ferro era trabalhada com um martelo para expelir os resduos (forjagem); em seguida era colocado entre placas de madeira num cadinho o qual era isolado do ar, posto num forno e coberto de carvo vegetal, dando-se assim a absoro de carbono. Aps algumas horas de aquecimento do cadinho o metal era forjado at adquirir a forma de barras. No perodo que se seguiu queda do Imprio Romano, o mundo estagnou e deixou de ser produtivo em termos metalrgicos; apenas se verificou uma crescente produo de ferro. Os alquimistas rabes, na sua busca da "pedra filosofal" (que curaria todos os males e permitiria a transmutao dos metais) fizeram descobertas que viriam a servir de base cincia qumica, bem como para o desenvolvimento de outros ramos da cincia. A partir do ano 500 observa-se ento uma indstria rejuvenescida. A Metalurgia definia-se, assim, como a tecnologia de extrao de metais dos minrios e a sua adaptao ao uso atravs da fundio e da forja. Estas tcnicas eram funo dos mestres artfices que eram homens de prestgio e de importncia vital na estrutura social, e o seu conhecimento, que provinha de geraes anteriores, era transmitido aos seus melhores aprendizes. Porm, os artfices no sabiam explicar porque que a lmina da espada quando aquecida at ao rubro e em seguida arrefecida numa tina de gua endurecia e quando permanecia toda a noite colocada sobre as brasas da forja tornava-se macia e fcil de deformar. A revoluo cientfica do sc. XVII e a revoluo industrial do sc. XVIII no se refletiram de imediato sobre a tecnologia metalrgica. No entanto, as primeiras observaes com caracter cientfico das propriedades dos metais foram feitas por Jousse em 1627, e por

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volta de 1722, Raumur tentou relacionar as propriedades do ferro fundido com a estrutura que observava com o auxlio dum microscpio. S a partir do sc. XVIII que a metalurgia descrita como uma cincia do estudo dos metais: cincia que estuda a estrutura, a composio, as caractersticas e as propriedades dos metais. Passa a ter como objetivo no s fabricar produtos metalrgicos como tambm as suas causas e efeitos. Deste modo, metalurgia extrativa j existente associou-se uma metalurgia fsica, cincia dos materiais. A partir de 1855 com o ferro to bem implantado nos materiais de construo, um novo metal, o alumnio, torna-se importante no desenvolvimento industrial da civilizao. O alumnio, metal de baixa densidade, dctil, estvel e facilmente fundido no era fcil de produzir (envolvia muita energia). Preparava-se segundo a sequncia bauxite alumina alumnio metalrgico e foi nesta altura que se comeou a aplicar eletricidade metalurgia. Neste perodo (1855-1957) assistiu-se tambm introduo nos processos metalrgicos de sistemas de produo de ao. A capacidade dos altos fornos de conter ferro cresceu intensamente desde o primeiro alto forno. O processo que Bessemer sugeriu foi fundir o "pig iron" (produto de alto forno, que ferro no estado natural e normalmente contem 4.5 % de carbono e impurezas como fsforo, enxofre e silcio) num forno reverbatrio e descarboniz-lo atravs do fluxo de ar pela sua superfcie. Para evitar que as barras quentes de ferro expostas s deslocaes de ar sofressem descarbonizao Bessemer, introduziu o primeiro convertidor (reservatrio aquecido que contem "pig iron" fundido) e, com este processo, fez reduzir suficientemente o preo do ao de modo a que este fosse usado em muito maiores quantidades. Em 1875 a quantidade produzida de ao Bessemer em Inglaterra era superior a 700.000 toneladas; ao este que era usado por companhias de caminho de ferro, armamento e construo naval. O convertidor Bessemer, juntamente com os fornos Siemens-Martin, e a produo de convertidores de ao e de fluxo de oxignio constituram as inovaes que estiveram na base da metalurgia moderna. A partir de 1863, usando uma tcnica de polimento elaborada que envolvia abrasivos sucessivamente mais finos, Henry Clifton Sorby desenvolveu tcnicas de observao

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microscpica e apercebeu-se que a textura da superfcie de fractura dos aos depende dos tratamentos trmicos a que estes haviam sido submetidos e da sua composio qumica exata. Aps polimento e contrastao da superfcie, Sorby observou pela primeira vez a microestrutura metalogrfica do ao e descreveu a perlite. Os seus trabalhos esto na origem da metalurgia fsica que consiste no estudo das propriedades e composies dos metais. Estes estudos levaram ao desenvolvimento de ligas inovadoras mais apropriadas para aplicaes particulares. Neste sculo deu-se o desenvolvimento de uma srie de novos elementos de anlise, como os microscpios eletrnicos de varrimento e de transmisso e o difratmetro de raios X, o que permitiu aos cientistas estudarem as estruturas existentes nos materiais e correlacionarem-nas com as propriedades observadas. Deste modo, os novos materiais que permitiram a construo de novos equipamentos levaram descoberta de novas caractersticas e consequentemente de novos materiais que podem ter aplicao nas mais diversas reas. Aumenta-se a resistncia dos metais com a adio de elementos de liga adequados (nquel, cobre, molibdnio, vandio, tungstenio...). Os metais que mais recentemente comearam a ser usados so o zircnio, titnio, magnsio, nquel, cobalto, urnio entre muitos outros. A evoluo cientfica e tecnolgica trouxe consigo os reatores nucleares originando deste modo problemas metalrgicos nos componentes dos reatores tal como a resistncia corroso, carter de absoro de neutres especficos, resistncia radiao, estabilidade mecnica s temperaturas de trabalho. O Zircnio um dos metais mais usados com vista s dimenses destes problemas. A transmutao de metais passou a ser uma realidade com a descoberta da radiatividade: Rutherford, em 1919, iniciou a transmutao artificial bombardeando nitrognio gasoso com partculas alfa produzindo novos materiais - hidrognio e um istopo de oxignio. As ligas de titnio tm vindo a ser cada vez mais produzidas: em 1948 apenas duas toneladas foram produzidas, em 1956 j foram 14000 toneladas; e o seu preo tem vindo a diminuir, continuando a ser, no entanto, relativamente elevado. Glio e ndio so usados diretamente em aplicaes termomtricas e em fusveis devido ao seu baixo ponto de fuso, trio e germnio so semicondutores.

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Nos ltimos 80 anos tem-se apostado na produo de ligas e superligas metlicas, cujo resultado uma melhoria nas propriedades. Isto se deve s aplicaes cada vez mais exigentes que nos rodeiam. Por exemplo, a indstria aeroespacial procura ligas com um peso mnimo sem alterao da sua resistncia caracterstica, como o caso das superligas metlicas, que suportam, sem enfraquecimento das suas propriedades mecnicas, temperaturas at 1600C tornando simples os voos supersnicos e as misses espaciais; a indstria qumica, por sua vez, necessita de ligas para aplicao em equipamentos de extruso de plsticos, aplicaes criognicas, turbinas, etc. Muitas destas ligas so produzidas por Pulverometalurgia que consiste na introduo de um p metlico num molde que sujeito a elevadas presses e temperaturas. Esta tcnica tem por vantagem evitar uma grande perda de material que geralmente est assoc iada s operaes tradicionais de conformao e maquinagem e tornar possvel a produo de microestruturas altamente homogneas (com solidificao homognea) tal como o fabrico de componentes com elevadas especificaes de controle. Alm desta tcnica desenvolveu-se tambm a solidificao Super Rpida, processo este que promove um rpido escoamento de calor para o exterior (velocidades de arrefecimento muito elevadas, da ordem dos 105 K/s). Esta tcnica permite a criao de ligas muito mais resistentes que os metais convencionais e com muito menor resistncia eletricidade. Como consequncia da produo destas ligas por Pulverometalurgia e solidificao Super Rpida as temperaturas de trabalho das turbinas nas aplicaes de aeronutica tm vindo a aumentar 7C/ano. Note-se que (1) um aumento de 80C origina uma subida de 20% na propulso do motor e uma significativa reduo na economia de combustvel. Por outro lado a indstria mecnica (nomeadamente a General Motors) desenvolveu um carro movido a energia solar denominado "Sun Raycer" cujo motor, mais leve, pequeno e resistente que outros motores elctricos tambm produzido por solidificao Super Rpida. Note-se tambm que a introduo de certas ligas metlicas amorfas nos ncleos dos transformadores que tm uma responsabilidade significativa nas perdas de energia eltrica no seu transporte, permite reduzir as perdas de energia na ordem dos 100 bilhes de KW/hora e que a sua aplicao nas clulas solares pode permitir a reduo de custos de produo de energia de 4 dlares para 0,1 dlares/kWh(2). Desta maneira a energia solar poder ser tornada vivel.

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O surgimento de novas ligas como as ligas com memria de forma tm vrias aplicaes em robots, vlvulas, molas... Estes metais aps serem dobrados e retorcidos regressam sua forma inicial quando aquecidos ou arrefecidos a uma temperatura determinada. No entanto a consequncia do desenvolvimento da cincia e engenharia metalrgica no apenas a implementao de novos metais, mas tambm a introduo de novas tcnicas de superfcie (tratamentos superficiais por laser, nitrorao inica, CVD, PVD...) que alteram as suas propriedades, como o caso da resistncia ao desgaste, corroso e oxidao mas no alteram significativamente o seu custo de fabrico. A evoluo cientifico - metalrgica dos dias de hoje faz-nos deparar com metais cujas propriedades no se encaixam na classificao tradicional (dcteis, bons condutores e relativamente pesados), como o caso das ligas metlicas leves, dos metais orgnicos o dos u compsitos. Muitos destes metais influenciaram tanto o modo de vida das populaes que se tornaram indispensveis ao funcionamento das sociedades modernas. H, porm, que ter em conta a seleo racional dos materiais e o modo de processamento tecnolgico que dever ser econmico quer em custos, quer em tempo, no esquecendo o aspecto ambiental que envolve todo um processo de reciclagem ou de incinerao tanto dos resduos industriais, como dos produtos j usados. Pois destas precaues, em grande parte, que depende o nosso futuro e o futuro da histria da metalurgia.

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Histria da utilizao do vidroA histria da descoberta do vidro bem antiga, e os primeiros registros datam de 5000 a.C.; quando mercadores fencios descobriram acidentalmente o novo material ao fazerem uma fogueira - na beira da praia - sobre a qual apoiaram blocos de nitrato de sdio ( que serviam para segurar suas panelas). O fogo, aliado areia e a o nitrato de sdio, originou, pela primeira vez acredita-se, um lquido transparente, o vidro. Posteriormente, 100 a.C., os romanos j produziam vidro por tcnicas de sopro em moldes, para confeccionar suas "janelas". Em 300 d.C. o imperador Constantino passou a cobrar taxas e impostos aos vidreiros, tamanha a difuso e importncia (lucratividade) do produto. Entre 500 e 600 d.C., um novo mtodo possibilitou a execuo do vidro plano, por sopro de uma esfera e sua sucessiva ampliao por rotao em forno (at o sculo XIX, a maior parte da produo do vidro foi feita por este sistema). Posteriormente, por volta de 1300, o vidro moldado rolo foi introduzido em Veneza (tcnica vinda do Oriente, atravs das Cruzadas). Assim a ilha de Murano notabilizou-se e especializou-se na produo artstica do vidro, tendo aparecido nesta poca o cristal. Ainda nesta data, descobre-se um novo processo: por sopro de cilindros (que foi revolucionria para a produo de vidros planos). Por ao simultnea de sopro e fora centrpeta, originria da movimentao do cano, obtinha-se um cilindro (50 cm de dimetro por at trs metros de comprimento); que depois era colocado em um forno ("estendeira") e deixado para estender. Da Idade Mdia em diante, a fabricao do vidro tem sido um assunto de peritos guardado com cimes contra restries familiares e espionagem industrial. A introduo de tcnicas francesas na Inglaterra, nos sculos XVIII e XIX, por exemplo, foi feita somente com grande dificuldade. A introduo do vidro "crown" trefilado foi realizada por volta de 1680 por John Bowles com suborno e roubo da Frana e a British Cast Plate Glass Company, estabelecida em Ravenhead St. Helensm em 1773, perto das jazidas de areia de Cheshire, dependia da habilidade importada da Frana. A primazia inicial da Frana foi exemplificada pela Compagnie de St. Gobain, instalada h cerca de 300 anos, para envidraar o Palcio de Versalhes.

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A associao de Robert Lucas Chance com Georges Bontemps da Frana era necessria para que Bontemps persuadisse artesos franceses relutantes a divulgar seu conhecimento da fabricao com cilindro soprado em 1832. Sem esse conhecimento, o contrato para o Palcio de Cristal e, talvez, mesmo a direo da tecnologia podiam ter seguido outros caminhos. A concorrncia para o desenho e construo do Palcio de Cristal em 1850 teve Chance concorrendo com Paxton pelo uso da folha soprada; Horeau com um fornecedor francs e James Hartley de Sunderland concorrendo com chapa moldada a um preo s ligeiramente mais alto do que a folha de Chance. Apesar da dimenso do contrato (aproximadamente 100.000 m2 de vidro), os concorrentes eram firmas pequenas e ofereciam diferentes produtos. A indstria de vidro, como sabemos, baseada na produo em massa e mercados nacionais e internacionais, nasceu da Revoluo Industrial, em particular na indstria automotiva do sculo XX, e tambm da inveno de dois mtodos chave de produo - o processo da folha estirada e o de flutuao (float). Durante a segunda metade do sculo XIX, muito esforo foi feito para produzir folhas de vidro por estiramento. William Clark tentara fabricar folhas estiradas em St. Helens em 1857, mas os problemas de "acinturamento" s foram resolvidos por Fourcault em 1904, na Blgica. L pela virada do sculo XX, trs poderosos centros de produo do vidro emergiram e permaneceram os mais importantes centros a leste do Atlntico. A Frana, bero de muitas tcnicas originais, a Inglaterra, bero da Revoluo Industrial, e a Blgica, o bero de Fourcault. Embora a moderna fabricao de vidro seja uma criao europia, uma indstria americana emergiu logo. Ao mesmo tempo, enquanto Fourcault aperfeioava seu processo, um avano paralelo acontecia do outro lado do oceano com o processo Colburn ou Libbey Owens, que representava um refinamento tcnico do que Fourcult havia criado. A Pittsbourgh Plate Glass Company dele derivou um processo de estiramento ainda melhor e veio a ser mais um produtor importante. No comeo da dcada de 20, a demanda da indstria automotiva levou a Ford Motor Company a criar um processo que colocava a produo em massa em

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novas bases, com um aperfeioado produto prensado que, mais tarde, expandiu a indstria americana. A indstria do Reino Unido consolidou-se quando a Pilkington Borthers, fundada em 1826, assim como a St. Helens Crown Glass Company, tentou alguns experimentos em 1923, relacionados ao uso do processo Ford para fazer folhas maiores. Por volta de 1938, Pilkington criou uma mquina contnua de prensagem com cilindros, desgaste e polimento, operando comercialmente. Por volta de 1940, a estrutura da indstria primria do vidro no mundo ocidental estava estabelecida com quatro naes envolvidas, cada uma dominada por um pequeno nmero de fabricantes principais, todos relacionados e separados por uma rede de patentes e interdependncias.

O processo de flutuao (o vidro float)Em 1952, foi revelada uma inveno que mudou tudo. Fazendo flutuar vidro derretido em estanho tambm derretido, Pilkington conseguiu produzir vidro quase to plano quanto suas placas prensadas e polidas, a uma espessura econmica e em grandes quantidades, atravs de um processo contnuo. Por volta de 1955, tinham uma unidade de produtos em grande escala na St. Helens, produzindo vidro de aproximadamente 2,5 m de largura. Essa nica inveno revolucionou e petrificou a indstria. A inveno de um processo que podia produzir folhas delgadas, sem irregularidades na superfcie, e ainda, chapas mais grossas com melhor acabamento do que o produto desgastado e polido colocou a Pilkington Brothers numa posio de preeminncia tcnica e por meio de patentes e licenas puderam ditar termos para a indstria.

Competio e IntegraoNos anos 80, Pilkington comprou a Libbey Owens Ford (LOF) nos EUA e tambm o controle do ramo alemo da French BSN Gervais-Danone, a companhia Flachglas. A BSN abandonou a fabricao de vidro em 1979 mas suas instalaes foram logo adquiridas, no somente pela Pilkington, mas pela Japonesa Asahi na Blgica e Holanda e pela PPG na prpria Frana. A Asahi, que domina 50% do mercado japons, tambm comprou Glaverbel na Blgica. A Guardian Industries, nos EUA, desafiou as outras em 1971 com uma instalao para flutuao. Cresceu at se tornar uma das maiores indstrias americanas, instalando a Luxguard em Luxemburgo, alm de ajudar na instalao de uma fbrica no Leste Europeu.

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Mudanas comerciais no fim dos anos 80 complicaram mais adiante a interpenetrao das indstrias primrias nos EUA, Europa e Japo. A Pilkington Glass no Reino Unido, a PPG nos EUA, a St. Gobain na Frana e a Asahi no Japo fazem parte de uma super aliana de produtores mundiais, com grandes, complexas e quase sempre particularmente no divulgadas holdings. Embora as cifras no estivessem disposio em relao ao mercado especfico da construo, estavam-no em relao indstria automotiva. E a queda do mercado reflete o poder da indstria automotiva japonesa e a slida base de suprimento naquele pas, concentrada nas mos de dois principais fornecedores. Qualquer representao simples do mbito ou participao no mercado d uma viso distorcida do domnio comercial. Em 1989, assistiu-se venda para a Nippon de 10% da LOF nos EUA, por parte da Pilkington. O fato colocou a companhia "americana" (compartilhada pelas companhias do Reino Unido e do Japo) em uma importante posio no mercado de automveis, capaz de fabricar vidro com os custos comparativamente baratos da produo americana, para venda ao mercado japons tradicionalmente chauvinista. Uma tal alterao proporcionou enormes benefcios potenciais Pilkington como dona de 80%, e esse apenas um exemplo de uma mudana caracterstica na indstria no fim dos anos 80, to importantes para a divulgao da tecnologia. Em 1955, a Pilkington e a PPG acertaram suas diferenas e abandonaram todos os litgios, trazendo uma nova tranqilidade para a indstria internacional ao redor do mundo. Por no resistir crescente internacionalizao da indstria, o efeito da produo de vidro por flutuao por um nico processo foi de concentrar a maior parte dos esforos de fabricao, marketing e pesquisa das indstrias primrias na produo do vidro de 4mm e 6 mm por flutuao, marginalmente mais barato e/ou melhor do que o d concorrentes. A os concorrncia muito severa e uma olhada nos caminhes estacionados nos ptios dos processadores secundrios um sinal da difuso do mercado e da vontade dos consumidores de us-lo. O alto custo do capital de instalaes de flutuao e critrios tcnicos impem a necessidade de oper-las sem interrupes e trs um nico seno para os fabricantes. Suas exigncias de produo so relativamente inflexveis, sujeitas ao desenvolvimento de instalaes a curto prazo, mas ainda se beneficiam de uma inveno, com aproximadamente quarenta anos, que revolucionou a fabricao do vidro e nos deu um produto quase perfeito. O potencial de diversificao, mesmo na indstria primria, muito grande. Grandes diferenas de desempenho e aparncia resultam de minsculas variaes na qumica e no tratamento e, dados os avanos tcnicos dos ltimos 20 anos, de se esperar que os designers e o mercado sejam presenteados com uma rica gama de materiais, uma vez que a indstria parte para explorar sua inventividade. A literatura dos fabricantes nos d a impresso de que de fato assim e os produtores contribuem com muitos produtos teis. Entretanto, em uma industria dominada por um s processo, o incentivo para expandir a srie do produto primrio pequeno.

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Embora as consideraes sobre a indstria do vidro se faam principalmente em torno da indstria primria, a atividade contm alguns setores essenciais e importantes, que juntos esto estimulando a mudana do quadro: a indstria secundria e a instalao.

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Histria dos Materiais CermicosA fabricao cermica data do perodo neoltico, onde o homem pr-histrico j fazia cestas de vime com barro. Verificou-se mais tarde que poderia usar somente o barro. Posteriormente constatou que o calor fazia endurecer o barro, surgindo a cermica. As peas de cermica mais antigas so conhecidas por arquelogos foram encontradas na Tchecoslovquia, datando de 24,500 a.C. Outras importante peas cermicas foram encontradas no Japo, na rea ocupada pela cultura Jomon h cerca de oito mil anos, talvez mais. Peas assim tambm foram encontradas no Brasil na regio da Floresta Amaznica com a mesma idade. So objetos simples. A capacidade da argila de ser moldada quando misturada em proporo correta de gua, e de endurecer aps a queima, permitiu que ela fosse destinada ao armazenamento de gros ou lquidos, que evoluram posteriormente para artigos mais elaborados, com bocais e alas, imagens em relevo, ou com pinturas vivas que possivelmente passaram a ser considerados objetos de decorao. Imagens em cermica de figuras humanas ou humanides, representando possivelmente deuses daquele perodo tambm so frequentes. Parte dos artesos tambm chegou a usar a argila na construo de casas rudes. Em lugares como na China e no Egito, a cermica tem cerca de 5000 anos. Tendo destaque especial o tmulo do imperador Qin Shihuang e seus soldados de terracota (argila cozida no forno). No Egito, a arte de vidrar datada em cerca de 3000 anos a.C.. Colares de faianas vidradas aparecem entre as relquias do 3o. milnio, juntamente com estatuetas e amuletos. O mais velho fragmento de cermica vidrada foi feito em policromia, trazendo o nome do rei Mens do Egito.Outras manifestaes importantes na histria da cermica foram os Babilnicos e os assrios que utilizavam cermica com ladrilhos esmaltados em azul, cinza azulado e creme e ainda relevos decorados (sculo VI a.C.), bem como os persas com sua fabricao de objetos em argila cozida em alto brilho, e das cores obtidas misturando xidos metlicos, mtodo usado ainda nos nossos dias. Com o tempo, a cermica foi evoluindo e ganhando os nossos dias, mas no sem contar com os esforos dos gregos, romanos, chineses, ingleses, italianos, franceses, alemes e norte-americanos. A esmaltao industrial teve incio por volta de 1830, na Europa Central. Por muitos anos, as placas cermicas foram conhecidas como sinnimo de requinte e luxo. Aps a segunda Guerra Mundial, houve um grande aumento da produo de revestimento cermico, por consequncia do desenvolvimento de novas tcnicas de produo. Isso fez com que os preos comeassem a baixar, possibilitando a uma faixa maior de classes

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sociais a condio de adquirir o produto cermico. Nesta poca, as placas cermicas eram utilizadas primordialmente em banheiros e cozinhas. Com o passar dos anos, a indstria cermica se desenvolveu com grande rapidez. Novas tecnologias, matrias-primas, formatos e design foram desenvolvidos, o que proporcionou a migrao da cermica do banheiro e cozinha para outras partes da casa, alis, acabou migrando tambm para fora dos portes das residncias, indo para shoppings, aeroportos, hospitais, hotis, entre outros locais. No que tange a tecnologia atual, o uso da cermica no se restringe apenas aos tijolos refratrios, mas tambm em aplicaes aeroespaciais e de tecnologia de ponta, como na blindagem trmica de nibus espaciais, na produo de nanofilmes, sensores para detectar gases txicos, varistores de redes eltricas entre outros.

Classificao dos MateriaisMaterial definido como qualquer substncia que pode ser usada em aplicaes prticas. O termo Novos Materiais surgiu a partir dos anos 70 tendo como objeto os materiais recm-descobertos ou desenvolvidos. Englobava tambm aqueles j conhecidos que evoluram tecnologicamente na fabricao e no uso de suas funes. A Cincia dos Materiais foi a conseqncia direta do domnio das condies otimizadas de controle dos processos de fabricao desenvolvidos ao longo dos anos e do desenvolvimento de equipamentos hoje disponveis ao uso por parte de engenheiros e pesquisadores. Para facilitar e tornar mais didtico esse estudo dividimos os materiais em cinco grandes grupos:

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Materiais Naturais Materiais encontrados na natureza que no passaram por nenhuma transformao industrial.

Materiais Cermicos Materiais inorgnicos, no metlicos, obtidos geralmente atravs de tratamento trmico.2

Exemplos: - Madeira - Pedras - Ossos - Peles de animais

Exemplos: Cermicas estruturais, Refratrios, Porcelanas, Vidros, Isolantes, Cimento Concreto

Materiais Metlicos Materiais formados por tomos dotados de grande nmero eltrons suficientemente livres para se movimentarem a partir de baixos potenciais eltricos ou trmicos. Exemplos: Ferro e ao, Ligas de alumnio, Ligas noferrosas, Superligas, e Compostos intermetlicos.

Polmeros Substncia constituda de molculas caracterizadas pela repetio mltipla de uma ou mais espcies de tomos ou grupos de tomos.4

Compsitos So materiais desenvolvidos a partir da associao de dois ou mais materiais de diferentes classes.5

Exemplos: Plsticos, Cristais lquidos, e Adesivos.

Exemplos: Compsitos PolmetrosMetais, Vidros fosfatados, Fibras de Carbono, e Resinas termoplsticas.

Materiais Cermicos um material obtido por moldagem, secagem e cozimento (ou queima) de argilas. Chama-se argila ao material formado de minerais, como silicatos hidratados de alumnio, ferro e magnsio, com certa porcentagem de lcalis e de alcalinos terrosos. Juntos a esse s elementos encontramse a slica, a alumina, a mica, o ferro, o clcio, o magnsio, matria orgnica, etc, as quais tem a propriedade de formarem com a gua, uma pasta que pode ser moldada, secada e endurecida sob a ao do calor. Essas misturas so resultantes da desagregao do feldspato. As argilas so formadas por aes fsicas e qumicas, que degradam e decompem as rochas. Encontram-se uma grande variedade de tipos de argilas devido ao transporte e sedimentao dos fragmentos das rochas: Caulinita: mais puras. Usadas para porcelana, refratrios, cermica sanitria. Montmorilonita: pouco usada. Muito absorvente, misturadas s caolinitas para corrigir a plasticidade. Micceas: tijolos.

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Mat iai Metli

Os met is obti os a partir da metal rgia extrati a nem sempre so, na verdade, materiaismet li os. Para isso, eles devem ter a sua composi o ajustada e o nvel de impurezas reduzido at um valor abaixo daquele no qual sabidamente exercem efeitos delet rios.J vimos que a classe dos materiais metlicos dividida em duas grandes subclasses: ferro e ao e ligas no-ferrosas (e superligas) .O ao especialmente importante no atual nvel tecnol gico da nossa civilizao, mas ela seria impossvel se no tivssemos o domnio da produo de outros materiais metlicos, classificados sumariamente sob o nome de no-ferrosos. Trs caractersticas bsicas so importantes em uma matria -prima metlica: composio qumica, forma e estado metal rgico. Dependendo do processo de produo, as duas ltimas podem perd a sua er import ncia. Por exemplo, o material que vai ser utilizado numa pea que vai ser produzida por fundio no necessita de uma forma muito especfica ao contrrio de uma pea que ser produzida por estampagem.

AosConforme mencionado, a composio qumica uma caracterstica bsica de qualquer material metlico. Os materiais metlicos classificados dentro da subclasse aos tm uma de suas muitas classificaes fundamentada nesta caracterstica

Comum ou ARBL

Comum ou Trat.Termic

Comum ou Ferramenta

Baixo C C< .

Mdio C . >C> .

Alto C . >C> .

Ferramenta ou inoxidavel

Baixa liga < % de elem. de liga

Ao Alta liga > % de elem. de liga

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Classificao dos aos com base na composio qumica. Ferros-fundidosJ os ferros-fundidos tm a sua complexa classificao com base no aspecto da fratura, na microestrutura (Figura 8-2) e nas propriedades; as quatro principais classes so: Cinzento, Dctil (nodular), Branco e Malevel.

(a)

(b)

Micrografias de ferros-fundidos: (a) nodular ou dctil (glbulos de grafita sobre uma matriz ferrtica; (b) malevel (rosetas de grafita sobre uma matriz ferrtica.

Materiais met licos no-ferrososOs metais no-ferrosos so utilizados puros ou formando ligas entre si. Embora alguns deles sejam modernos como, por exemplo, o alumnio que produzido industrialmente h pouco mais de um sculo (desde 1886) outros, como, o cobre, a prata e o ouro, so conhecidos desde a antiguidade. Novos ou velhos, os materiais metlicos no-ferrosos tm propriedades muito importantes. .

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Polmeros:Polmeros so compostos orgnicos e tambm reaes de difcil execuo em laboratrio, tanto que, at a primeira metade do sculo XIX acreditava-se na chamada Teoria da Fora Vital enunciada por Berzelius. At o sculo XIX somente era possvel utilizar polmeros produzidos naturalmente, pois no havia tecnologia disponvel para promover reaes entre os compostos de carbono. Isso caracteriza a 1 fase da histria dos polmeros. Na 2 fase Friedrich Whler, discpulo de Berzelius, derruba a teoria da Fora Vital. Com essa derrubada as pesquisas sobre qumica orgnica se multiplicam. Em 1883 Charles Goodyear descobre a vulcanizao da borracha natural. Por volta de 1860 j havia a moldagem industrial de plsticos naturais reforados com fibras, como a goma-laca e a guttapercha. Em 1910 comea a funcionar a primeira fbrica de rayon nos EUA e em 1924 surgem as fibras de acetato de celulose. Na 3 Fase, Henri Victor Regnault polimeriza o cloreto de vinila com auxlio da luz do sol, EINHORN & BISCHOFF descobrem o policarbonato. Esse material s voltou a ser desenvolvido em 1950 e finalmente em [1970], BAEKELAND sintetiza resinas de fenolformaldedo. o primeiro plstico totalmente sinttico que surge em escala comercial. O perodo entre 1920 e 1950 foi decisivo para o surgimento dos polmeros modernos. Durante a dcada de 1960 surgem os plsticos de engenharia. Na dcada de 1980 observa-se um certo amadurecimento da Tecnologia dos Polmeros: o ritmo dos desenvolvimentos diminui, enquanto se procura aumentar a escala comercial dos avanos conseguidos. Finalmente na dcada de 1990 os catalisadores de metaloceno, reciclagem em grande escala de garrafas de PE e PET, biopolmeros, uso em larga escala dos elastmeros termoplsticos e plsticos de engenharia. A preocupao com a reciclagem torna-se quase uma obsesso, pois dela depende a viabilizao comercial dos polmeros. A partir do final da dcada de 1990, novas tcnicas de polimerizao comeam a ser investigadas, onde se consegue ter um grande controle da massa molecular e do ndice de polidispersividade do polmero. Assim, comeam a ser conhecidas as tcnicas de polimerizao radicalar controlada, como a RAFT, a NMP e a ATRP.

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Materiais CompsitosDesigna-se por material composto, ou compsito termo de uso consagrado o resultado da combinao de dois ou mais materiais distintos em suas propriedades fsicas. Trata-se, portanto, de uma classe de um meio heterogneo cujo objetivo a obteno de um material que, combinando as caractersticas de seus componentes de maneira adequada, apresente um desempenho estrutural melhor do que estes, sob condies especficas de utilizao. A adoo e a importncia da combinao de materiais est reportada na Histria da humanidade, como a fabricao de tijolos no Egito Antigo e de espadas medievais. A estrutura a ser obtida dever constituir-se de um novo material com caractersticas homogneas, ao ser analisado macroscopicamente. A composio de materiais permite vantagens, especialmente no ponto de vista do comportamento mecnico, como, por exemplo, o aumento da rigidez e da resistncia mecnica, melhores respostas fadiga sob cargas cclicas, diminuio de peso, mantendo-se o nvel de resistncia, etc. O objetivo obter-se um material final com propriedades mecnicas superiores a de seus constituintes, para determinadas solicitaes, consideradas no projeto. Como opes aos materiais de engenharia convencionais, diversos tipos de materiais compsitos so hoje disponveis, de acordo com seus processos de fabricao. Um grande avano pode ser observado com o desenvolvimento da indstria aeroespacial desde meados do sculo passado. Nesta aplicao, uma das maiores vantagens se trata da capacidade de obteno de elevada resistncia mecnica com baixo peso final da estrutura global. Com o desenvolvimento de novos processos de fabricao, variados tipos de componentes estruturais tem sido obtidos: desde os mais comuns laminados planos, como coberturas moldadas em estruturas, a tubos de materiais compsitos, com larga aplicao nas indstrias petroqumica, aeroespacial e de defesa. A grande versatilidade de fabricao e manipulao e a capacidade mecnica em aplicaes estruturais levam os compsitos s mais diferentes aplicaes de engenharia, inclundo-se equipamentos esportivos, como tacos de golfe e raquetes de tnis mais modernas. Um outro setor, precursor na demanda de tecnologia de ltima gerao, a indstria blica, assim como a aeroespacial, grande investidor na aplicabilidade de materiais compsitos. Estes esto presentes na produo de armamentos e em proteo balstica, cujas aplicaes vo desde materiais para capacetes de soldados a coletes balsticos e blindagens para carros de combate e outros veculos militares, como lanchas e helicpteros. Os setores

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petrolferos ou qumicos, que notadamente requerem transporte de fluidos a altaspresses e temperaturas, tambm so potenciais usurios de estruturas tubulares cilndricas, em particular. Outra importante recorrncia a tubos sua aplicao em projetos de armamentos. Desde as armas leves s pesadas, variando calibre e comprimento de seus tubos, sempre haver demanda por menor peso, mantendo-se a capacidade primria de resistncia. O cenrio militar moderno requer o emprego de equipamentos portteis e geis, desde pistolas e fuzis, a canhes de carros de combate e morteiros de grande calibre para Infantaria. A pro duo de msseis e foguetes tambm requer o emprego de componentes cilndricos, tanto nafuselagem externa quanto na produo do invlucro de seus motores. Deste modo,a adoo de materiais compsitos, para fabricao de tubos cilndricos, bastante promissora e, de fato, vem ocorrendo em escala crescente nas ltimas dcadas.

Cel l es fei s de Fib s de Carb n (Material Compsito)

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Histria dos Materiais Compsitos

Quando a indstria moderna de compsitos comeouApesar dos compsitos serem conhecidos em diferentes formas ao longo da histria da humanidade, a histria de compsitos modernos provavelmente comeou em 1937, quando os vendedores da Owens Corning Fiberglass Company comearam a vender fibras de vidro para interessados em todo os Estados Unidos. A fibra de vidro foi feita, quase por acidente em 1930, quando um engenheiro ficou intrigado com uma fibra que foi formads durante o processo de escrita em garrafas de leite feitas de vidro. A Owens Corning Fiberglass Company foi formada em 1935 pela Owens-Illinois e pela Corning Glass Works para comercializar este novo material fibroso. Uma empresa japonesa (Nitto Boseki) tambm fez fibras de vidro e lanou-as no mercado do Japo e dos Estados Unidos. Os primeiros produtos para esta fuso de vidro, foram as de isolamento trmico (l de vidro) e em seguida, os produtos estruturais. Os vendedores de fibra de vidro perceberam que a indstria aeronutica foi, em especial, um timo cliente para este novo tipo de material, porque as empresas aeronuticas comearam a criar novos modelos de aeronaves e conceitos inovadores na fabricao delas quase diariamente. E muitas dessas inovaes necessitavam de novos materiais. Uma empresa, Douglas Aircraft, comprou o primeiro rolo de fibra de vidro enviado para a costa oeste porque acreditavam que a fibra de vidro iria ajud-los a resolver um problema de produo. Eles tinha um problema na confeco de moldes metlicos para a

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laminao do metal (chamado de laminao a quente ). Para cada projeto de aeronaves, eram necessrios novos moldes, e os moldes metlicos eram caros e demoravam a serem produzidos. Engenheiros da Douglas Aircraft tentaram usar moldes de plstico, mas eles no resistiram fora do processo de forjamento. Talvez se os moldes de plstico fossem reforados com fibras de vidro, seriam fortes o suficiente para permitir que pelo menos algumas partes fossem feitas, de modo que os novos projetos poderiam ser rapidamente verificados. Se as peas forem aceitveis, ento o metal poderia deixar de existir nos processos de produo. Em colaborao com a Owens Corning Fiberglass, matrizes foram feita usando o material de fibra de vidro e resina fenlica (a nica resina disponvel na poca).Foi um sucesso. Moldes de plsticos reforados viraram o padro. Outras aplicaes em equipamento para aeronaves chegaram logo em seguida. Muitas das ferramentas para formar e manter sees de aeronaves eram necessrias ser fortes, finos e ter alta resistncia, muitas vezes com curvas compostas. Os Metais no cumpririam facilmente todos esses critrios e por isso a fibra de vidro reforada com fenlicos tornou-se o material preferido para a fabricao de avies. Pouco tempo depois, resinas de polister insaturado tornaram -se disponveis (patenteado em 1936) e eventualmente (mas no imediatamente) tornou-se a resina preferida por causa da relativa facilidade no tratamento dessas resinas em relao aos compostos fenlicos. Sistemas de tratamento de perxidos j estavam disponveis com perxidos de benzola sendo patenteado em 1927, o perxido de Lauroyl em 1937, e muitos outros perxidos no muito tempo depois. Grandes desempenhos dos sistemas de resinas tornaramse tambm disponvel com a inveno da resina epxi em 1938.

Evoluo na Guerra MundialO ritmo de desenvolvimento dos compsitos, j rpido, foi acelerado durante a Segunda Guerra Mundial. No foram somente aeronaves sendo desenvolvidas e, portanto, os compsitos foram amplamente utilizados em ferramentas, mas o uso de compsi os para t peas estruturais e semi-estruturais estava sendo explorado e ento adotado. Por exemplo, nos dias frenticos da guerra, as ltimas partes de uma aeronave a ser concebidas foram os dutos. Como todos os outros sistemas j estavam fixados, foi necessrio que os dutos fossem para ao redor dos outros sistemas, resultando muitas vezes em dutos colocados em lugares de difcil

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acesso. Dutos de metal no seriam facilmente feitos nesses "horrveis" moldes. Compsitos parecia ser a resposta. Os compsitos foram armazenados manualmente em mandris de gesso que foram feitas na forma requerida. Em seguida, aps a resina ser tratada, os mandris de gesso foram quebrados dos compsitos. Literalmente milhares de dutos foram feitos em fbricas e aglomerados em torno das intalao de fabricao/montagem de aeronaves. Outras aplicaes prximas a Segunda Guerra Mundial incluram naceles dos motores, que aliviaram o peso do avio A-20 e calotes (cpulas para proteger as antenas de radar da aeronave) que deu a fora estrutural e invisibilidade aos radares. Reforado com papel fenlico foi utilizado para fazer uma barra estrutural para a caixa da asa para o avio PT-19 dessa poca. Os assentos de plstico do avio usavam penteado e cardado algodo impregnados com uria e polister tambm foram feitas em um contrato da Fora Area durante os primeiros anos da guerra. Aplicaes em aeronaves no includas fenlicos navio rolamentos de algodo, de amianto fenlicos, algodo e guarnies de freio fenlicos-amianto, acetato de baioneta bainhas de algodo, e milhares de outros. O perodo de incio da guerra tambm marcou a primeira produo de um barco reforado com fibra de vidro moldado pelas indstrias Basons. Entretanto, quando moldar o barco, nenhuma liberao do molde ou o agente de separao foi usado e a parte no pode ser extrada do molde. Aps todas as tentativas de separar a parte do molde falharem, todo o conjunto foi jogado no rio de Bronx.

Desenvolvimento ps-Segunda Guerra MundialQuando o esforo da guerra parou sbitamente, muitas empresas que haviam participado ativamente na produo do material de guerra foram confrontados com um problema agudo. Eles precisavam identificar rapidamente novosmercados e novos produtos que utilizavam os conhecimentos que tinham desenvolvido.Empresas como a Goldsworthy Engineering estavam tentando fazer parte que eles poderiam pensar e esta e estavam recebendo apoio das empresas que fabricaram fibra de vidro, que iria "patrocinar" algunsdos projetos. Por exemplo, os fabricantes de fibra de vidro pagaria o ferramental para uma nova aplicao apenas para reduzir o custo de desenvolvimento.

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Algumas das aplicaes orientadas para a guerra foram convertidos diretamente para aplicaes comerciais tais como barcos reforados com fibra de vidro de polister. At 1948,muitos milhares de barcos comerciais tinham sido feitas. Em 1947 um corpo de automvel feito inteiramente de compsito tinham sido feito e testado. Este carro foi razoavelmente bem sucedido e levou ao desenvolvimento do Corvette em 1953 que foi feito com fibra de vidro pr-formado, que foram impregnadas com resina e moldado em moldes de metais. Eventualmente o mtodo dominante para moldar peas de automveis foi moldagem por compresso de moldagem composto de folha (SMCF) ou composto de moldagem em massa (CMM). Uma inovao automotiva que merece destaque especial o desenvolvimento de um carro/avio liderado pela Companhia de aeronaves Convair. Convair fundamentou, que a muitos pilotos de guerra voltando gostaria de continuar com seus vos, mas tambm gostaria de combin-la com as frias da famlia. Assim, Convair fez um automvel com um corpo feito de compsitos (para reduo de peso) que permite que uma asa especial possa ser anexada. As asas estariam disponveis para aluguel em vrios aeroportos, permitindo ao motorista alugar um conjunto de asas em um aeroporto, voar at o local das frias, e a montagem da asa por sua conta. Prottipos foram feitos e demonstraram sucesso. Alguns dos produtos feitos durante o perodo ps-guerra, agora surgem como os principais mercados para os materiais compsitos. Estes incluem banheira e conjuntos de chuveiro, tubos no corrosivo, peas de ferramentas, bandejas, recipientes de armazenagem e mveis. Outros produtos compsitos tambm tm sido bem-sucedido, embora no to bem conhecido . Por exemplo, conjuntos de grupos de animao e produes teatrais, principalmente aqueles que viajam eram feitas de materiais compsitos. No filme "Capito de Castela" a armadura e capacetes dos soldados espanhis foram feitos de materiais compsitos e pintado para parecer metal. Os cocares dos astecas tambm eram compsitos moldados.

Lder at o presenteNovas fibras tambm foram introduzidas, com filamentos de boro se tornando disponveis em 1965 e fibras de aramida (Kevlar ) oferecido comercialmente pela DuPont

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em 1971. Fibras feitas de ultra polietileno de alto peso molecular foram feitas no incio dos anos 1970. As fibras de alto desempenho, juntamente com fibra de vidro e fibras de carbono, tm conduzido a uma evoluo tremenda na indstria aeroespacial, armadura (estruturais e de pessoal), equipamentos esportivos, dispositivos mdicos, e muitos outros de alta performance. O desenvolvimento de novas resinas melhorou tambm e tem contribudo para a expanso do mercado de compsitos, especialmente em aplicaes de maior temperatura e aplicaes onde a alta resistncia corroso necessria. Hoje, o mercado de compsitos generalizado. Como noticiado recentemente pela SPI Composites Institute, o maior mercado ainda est no transporte (31%), mas a construo (19,7%), marinho (12,4%), equipamentos eletroeletrnicos (9,9%), consumo (5,8%) e aparelho/ equipamentos de negcios tambm so grandes mercados. O mercado aeroespacial representa apenas 0,8%, o que surpreendente em sua importncia luz nas origens dos compsitos. Naturalmente, os produtos aeroespaciais so em menor nmero, mas so muito maiores em valor. A maioria dos mercados continuam a crescer. Os compsitos encontraram seu lugar no mundo e parecem estar a ganhar quota de mercado, especialmente em produtos onde o desempenho crtico. Alguns desses produtos so muito novos, mas no interessante que a construo ainda um grande mercado para compsitos, assim como foi em 1500 aC, quando os egpcios e os israelitas estavam usando palha para reforar tijolos de barro.

Compsitos usados na fuselagem de helicpteros

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Colete a prova de balas

Histria da Porcela aA cermica e a terracota so a base dos utenslios domsticos desde o incio da histria da humanidade. No se sabe precisamente quando surgiram as primeiras peas de porcelana. Entretanto, no se discute que sua origem chinesa. Foi na China, durante a dinastia Han (206 a.C.-220 d.C.), que a massa da porcelana surgiu. Caracterizava-se pela sua brancura, translucidez e dureza. Essa massa era composta basicamente de feldspato e caulim. Desde ento, foi utilizada para fazer inmeros objetos utilitrios e decorativos. No final do sculo XIII, Marco Polo retornou Europa de uma das suas expedies trazendo algumas peas do ouro branco, como ficou conhecida a porcelana na poca. A partir desse momento, em vrios pontos da Europa, iniciou-se a tentativa de reproduo da massa. A principal causa do insucesso inicial foi a ausncia do caulim necessrio em sua composio - nas argilas europias. Somente no sculo XVIII os artesos europeus tiveram sucesso na fabricao de sua primeira pea. Em Meissen, surgiu em escavaes uma argila branca (com alto teor de caulim). Esta substituiu uma anterior de cor vermelha. Devido esperteza de Hroldt (1731) e matria prima de qualidade, a manufatura de Meissen se expandiu e ganhou importncia como centro da porcelana na Europa.

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Contemporaneamente em outros pontos da Europa, como na Itlia e na Frana, surgiram manufaturas de porcelana. Entretanto a massa produzida em Meissen continuou sendo a mais branca, graas ao caulim existente naquela regio. A porcelana passou ento a ser muito apreciada, perdurando como arte at os dias de hoje, especialmente pelas inmeras possibilidades de pintura e riqussimas criaes que permite. um meio onde cada artista imprime suas caractersticas, sua criatividade e os traos do meio em que vive.

Evoluo dos Materiais Polimricos1000 A.C. Os chineses descobrem o verniz extrado de uma rvore ( Rhus vernicflua ), aplicado sob a forma de revestimentos impermeveis e durveis. Este seria usado em mveis domsticos at dcada de 1950. 79 A.C. Descoberta do mbar , uma resina termoplstica proveniente de rvores fossilizadas. Este existe principalmente na costa do Mar Bltico e permite o fabrico de pequenas peas atravs de moldagem por compresso. Plnio, o Velho (23-79 A.C.) cita esse material na sua obra Histria Natural . 0 A.C. Descoberta do chifre como material conformvel. Este comporta-se como uma chapa de material termoplstico, podendo ser cortado e moldado aps ter sido aquecido em gua quente. possvel sobrepor lminas deste material, de forma a produzir peas com maior espessura. Antigamente, os botes da roupa e outros produtos eram feitos com chifre modo aglomerado com um ligante (como, por exemplo, sangue) atravs de moldagem por compresso. 400 dC. Moldagem e corte de cascas de tartaruga , de forma similar ao chifre. At h algumas dcadas eram comuns os culos feitos com esse material. 800 Surgimento da gutta-percha , uma resina natural presente na casca de rvores da Malaia. 1550 Primeira meno borracha natural feita por Valdes aps uma expedio Amrica Central, onde esta era utilizada como artigos desportivos e impermeveis h milhares de anos. 1596 John Huyglen von Linschoeten relata usos da goma laca aps uma visita ndia. 1650 John Tradescant introduz o uso da gutta percha no Ocidente aps as suas viagens para

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recolha de plantas no Oriente. Esse material foi usado para fabricar desde mangueiras de jardim at mveis, tendo sido substitudo como revestimento de cabos submarinos na dcada de 1940. 1770 Priestley atribui o nome de rubber borracha, uma vez que esta consegue remover marcas num papel (em ingls, "to rub" significa rasurar). 1820 Thomas Hancock (Inglaterra) descobre que a borracha vigorosamente plastificada se torna plstica e capaz de fluir. 1835 Regnault relata a produo, at ento indita, de cloreto de vinilo , monmero do P.V.C. 1839 Charles Goodyear (E.U.A.) descobre a vulcanizao , processo que consiste na adio de enxofre borracha natural, de modo a torn-la mais forte e resistente. Este processo viabilizou o seu uso como importante material de engenharia Descoberta, em laboratrio, do poliestireno . 1845 Robert William Thompson inventa o pneu de borracha. 1851 Nelson Goodyear patenteia e comercializa a ebonite , material produzido pela vulcanizao da borracha usando excesso de enxofre. uma resina dura, escura e brilhante usada durante mais de 100 anos no fabrico de placas para uso dentrio, neste caso com cor rosada. O surgimento deste material um marco fundamental na histria dos polmeros, pois este foi o primeiro material termofixo usado comercialmente. 1858 Os qumicos Friedrich Kekul e Archibald Couper demonstram que as molculas orgnicas so constitudas de tomos de carbono combinados quimicamente em diferentes formatos. 1859 Butlerov descreve os polmeros a base de folmaldedo. 1865 Descoberta do acetato de celulose. 1869 John Wesley Hyatt, dos E.U.A., vence uma competio por fabricar uma bola de bilhar melhor, usando um novo material denominado celulide , uma verso comercial do nitrato de celulose ou nitrocelulose com adio de cnfora para reduo de fragilidade. 1870 John Wesley Hyatt comercializa o celulide, um plstico feito por celulose quimicamente modificada, tambm denominado nitrato de celulose. 1876 Sementes de seringueiras do Brasil so contrabandeadas por Sir Henry Wickham e

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mandadas posteriormente sia, onde constituram a base da indstria mundial de borracha. 1884 Bernigaud produz fibras a partir da celulose, as quais seriam posteriormente designadas por raion . 1885 George Eastman Kodak patenteia a mquina para produzir filme fotogrfico contnuo. 1887 Goodwin inventa o filme fotogrfico de celulide e o seu processo de fabricao. 1887 O conde Hilaire de Chardonnet apresenta um mtodo par fiar solues de nitrato de celulosa em seda de Chardonnet, a primeira fibra sinttica. 1892 Primeira sntese do celofane , um filme transparente produzido a partir da regenerao da viscose , ou seja, celulose dissolvida. Contudo, somente na dcada de 1910 este material atingiria maturidade comercial. 1894 Cross e Bevans introduzem o acetato de celulose aps desenvolverem pesquisas sobre steres de celulose para se encontrar alternativas no-inflamveis ao nitrato de celulose (celulide). 1897 Adolph Spitteler, da Bavria (Alemanha), descobre (provavelmente por acidente) e patenteia resinas a base de casena. Este material feito a partir de leite batido e coalhado, curado por imerso em formaldedo. O seu nome comercial era galatita . 1899 Arthur Smith, da Inglaterra, patenteia resinas de fenol-formaldedo, que substituem a ebonite como isolador elctrico. 1900 Descoberta do silicone por Frederic Stanley Kipping. 1903 Stern & Topham desenvolvem um mtodo para produzir seda artificial ( viscose ) . 1907 Leo Baekeland, dos E.U.A., consegue a primeira das suas 177 patentes relativas a resinas de fenol-formaldedo. 1909 Leo Baekeland, dos E.U.A., patenteia a Baquelite , a primeira resina termofixa a substituir materiais tradicionais como madeira, marfim e ebonite. Hermann Staudinger inicia o desenvolvimento da borracha sinttica (isopreno ). Hugh Moore funda a Dixie Cup Co., fabricante de copos descartveis, especialmente para atender a uma lei promulgada no estado de Kansas (E.U.A.), a qual proibia o uso de chvenas em

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comboios. O seu objectivo era diminuir a transmisso de doenas como a tuberculose.

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1910 Iniciada a produo de meias femininas na Alemanha. Construda a primeira fbrica de raion nos E.U.A. 1912 Ostromislensky, na Rssia, patenteia um processo de polimerizao do cloreto de vinilo, obtendo-se PVC . Contudo, a decomposio do polmero durante o processo inviabiliza o seu desenvolvimento comercial. Fritz Klatte patenteia um mtodo para a produo do seu monmero, cloreto de vinilo e consegue polimeriz-lo em PVC. No entanto, esta resina teria ainda de esperar at dcada de 1930 para ser produzida em escala comercial 1920 A dcada de 1920 marca o incio de uma "era de ouro" nas descobertas sobre sntese de polmeros. quando Hermann Staudinger se envolve na pesquisa fundamental sobre os mecanismos de polimerizao de molculas orgnicas. 1922 Hermann Staudinger, da Alemanha, sintetiza a borracha. 1926 Hermann Staudinger inicia o trabalho que provar que os polmeros so constitudos por molculas em forma de longas cadeias formadas a partir de molculas menores, por polimerizao. Kurt Meyer & Herman Mark usam raios X para examinar a estrutura interna da celulose e de outros polmeros, fornecendo evidncia suficiente da estrutura multiunitria de algumas molculas. 1927 Surge o PVC. Otto Rohm, na Alemanha, desenvolve o poli(metilmetacrilato) e inicia sua produo, em escala limitada, em Darmstadt. 1928 Ziegler inicia os seus trabalhos sobre qumica organometlica e publica os fundamentos para a catlise na polimerizao do polietile o e polipropile o . 1929 A Dunlop Rubber Co., da Inglaterra, produz, pela primeira vez, a espuma de borracha. Surge a borracha sinttica de polisulfeto ( Thyokol ) e as resinas base de uriaformaldedo. Dcada de 1930 Paul Flory desenvolve uma teoria matemtica para explicar a criao de redes de polmeros "na qual os fludos de polmeros formam ligaes transversais e se tornam, tal como a borracha, elsticos." Flory recibiria, em 1974, o Prmio Nobel pela contribuio da sua carreira Professional em relao qumica dos polmeros. 1930 Os alemes desenvolvem dois tipos de borracha sinttica (Buna-S y Buna-N) a partir do butadieno, um subproduto do petrleo. 1930 A BASF/I.G. Farben (Alemanha) desenvolve o poliestire o . A Dow Chemical Co. (E.U.A.) iniciou o desenvolvimento dessa resina nesse mesmo ano,

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mas a produo comercial s se iniciou em 1937. W.L. Semon, da B.F. Goodrich (E.U.A.) modificou o P.V.C. de forma a melhorar sua transformao e aumentar seu potencial comercial. 1931 J.A.Hansbeke desenvolve o eopre o . A Imperial Chemical Industries - I.C.I. (Inglaterra) desenvolve o polietileno, quase por acidente, quando E.W. Fawcett e R.O. Gibson observam uma pequena quantidade de uma cera produzida aps experincias com etileno. 1934 Wallace Hume Carothers, da Du Pont (E.U.A.) desenvolve o ylo , originalmente na forma de fibra. 1935 Carothers e Du Pont patenteiam o nylon. A Henkel patenteia a produo de resinas baseadas em melamina. 1937 Wallace Carothers suicida-se antes que o nylon seja apresentado ao pblico, o que ocorreria entre 1938 e 1939, com a marca comercial de Exton. O mais irnico que Carothers se suicidou por se considerar um fracasso. 1938 Roy Plunkett (Du Pont) descobre acidentalmente o teflo ou PTFE poli(tetrafluoretileno) ao constatar que um cilindro cheio desse gs estava, na verdade, vazio. Ao cort-lo, verificou a presena de um resduo branco no seu interior. 1939 Charles Goodyear inventa o processo de vulcanizao, que converte a borracha num material seco, resistente e elstico. Dcada de 1940 Peter Debye desenvolve uma tcnicade disperso de luz para medir o peso molecular de los polmeros de grandes dimenses. 1940 Resinas de acrlico (PMMA) comeam a ser largamente usadas em janelas de avies. Produo de borracha butlica nos E.U.A. Incio da produo de PVC na Inglaterra. 1943 Construda a primeira planta, em escala piloto, para o fabrico de teflon (PTFE). A produo comercial s teria incio em 1950. Comeam os estudos sobre o uso de fibras de vidro como agentes de reforo para resinas plsticas. 1947 Surgimento das resinas epxi O.D. Black & D. Mackey, da R.C.A., criam o primeiro circuito impresso.

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1948 Surgimento dos polmeros ABS e das fibras de acrlico. 1950 Incio da produo de PTFE (Teflon) em larga escala pela Du Pont. Norton Higgins consegue a patente de um processo para produzir cido poligliclico, um plstico que se pode degradar lentamente e de forma controlada, no corpo humano. 1952 Iniciada a produo de discos LP (long-play) e compactos feitos de PVC, substituindo as resinas fenlicas e a base de goma laca que eram usadas at ento. 1953 Iniciada a produo do PEAD - polietileno de alta densidade, sob a marca comercial Polithe e , da Du Pont. Hermann Staudinger recebe o Prmio Nobel de Qumica pelo seu esforo e dedicao. A G.M., em associao com a Morrison Molded Fiberglass Products Co., produz experimentalmente 300 automveis Corvette com carroaria totalmente feita em polister termofixo reforado com fibra de vidro. 1956 Iniciada a aplicao em larga escala de resina epxi reforada com fibra de vidro na fabricao de circuitos impressos. 1958 Surgimento da primeira embalagem comercial de PEAD moldada por sopro nos E.U.A. 1961 Construdo o primeiro vago-tanque ferrovirio com plstico reforado nos E.U.A. 1962 As poliimidas so introduzidas comercialmente pela Du Pont (E.U.A.) A Phillips lana o copolmero em bloco de estire o- utadie o A Du Pont lana a poliimida , resina termoplstica que suporta at 400C. A Shell Chemical lana um amplo programa promovendo o uso de PEAD na fabricao de garrafas para acondicionamento de leite. 1963 Ziegler e Natta recebem o Prmio Nobel de Qumica pelos seus estudos sobre catalisadores para a sntese de polmeros. F.H. Lambert desenvolve um processo para a moldagem de poliestire o expa dido , material mais conhecido pela marca comercial Isopor (R). Edward Schmitt e Rocco Polistina conseguem a patente da primeira estrutura sinttica absorvvel, composta por cido poligliclico, um plstico chave na engenharia dos tecidos. 1966 A Shell Chemical lana o Krato , um elastmero termoplstico estirnico usado em adesivos sensveis presso e componentes de sapatos Introduo de fibras pticas feitas de polmero. 1968 A Union Carbide desenvolve seu processo de polimerizao sob baixa presso

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denominado Unipol , tornando possvel a sntese de polmeros optimizados, tais como o polietileno linear de aixa densidade - PELBD . Lanada a primeira garrafa de PVC para bebidas alcolicas nos E.U.A. Contudo, ela logo removida do mercado por no ter sido aprovada pelo governo. Isso no ocorreu na Europa, onde o PVC foi muito popular no fabrico de garrafas para gua e para vinho. 1970 A Coca-Cola inicia testes de mercado usando garrafas de plstico transparentes. Tratava-se da primeira garrafa plstica do mundo para acondicionar bebidas carbonatadas, feita de metacrilonitrila/estireno - AN . Este, sem dvida, um marco histrico dos mais importantes na histria do plstico, quando se considera o enorme impacto que a garrafa de plstico teve no mercado de refrigerantes, substituindo totalmente as garrafas de vidro no final da dcada de 1970 nos E.U.A. A garrafa de AN, infelizmente, foi proibida em 1977 pela Food and Drug Administration para uso em bebidas carbonatadas. Foi a oportunidade para que o projecto de garrafa da Du Pont, que usava o PET como resina, ganhasse o mercado. 1973 A produo mundial de plsticos supera a de ao, tomando como base o volume de material fabricado. 1974 Ocorre o primeiro grande choque do petrleo aps conflitos no Oriente Mdio, afectando profundamente a indstria dos plsticos. O leo cru sobe 300%, forando um aumento de 200% no preo do etileno, o principal insumo da indstria petroqumica, e uma elevao de 50 a 100% no preo de polmeros sintetizados por via petroqumica. Cresce o interesse pela reciclagem de plsticos. At ento a reciclagem era paga pelos proprietrios da sucata plstica! Depois de 1974 esse insumo passa a ser comprado pelos interessados. 1975 Robert Langer e M. Judah Folkman utilizam polmeros para isolar as substncias qumicas que impedem a formao de vasos sanguneos, sugerindo assim um novo mtodo para combater o cancro. Estes estudos estabeleceram tambin a viabilidade da liberao controlada de macromolculas. 1976 So lanados no mercado utenslios de plstico para uso em fornos de micro-ondas. As primeiras garrafas de PET para refrigerantes so produzidas em escala comercial pela Amoco, para a Pepsi-Cola. 1980 Lanamento comercial do polietileno linear de aixa densidade (PEBDL). Neste ano foram produzidas 2,5 bilhes de garrafas para refrigerante em PET; que eram virtualmente inexistentes em 1976. Inicia-se o uso intensivo de esterilizao atravs de radioactividade, abrindo um novo mercado para o uso dos plsticos na medicina. 1981 A Monsanto introduz o Santoprene , que foi o primeiro elastmero olefnico com vulcanizao dinmica a ser introduzido no mercado.

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1982 Pesquisadores da Bayer, em conjunto com os desenvolvedores da tecnologia de compact discs , desenvolvem novos graus de policarbonato de alta transparncia mais adequados para este tipo especfico de aplicao. 1983 A I.C.I. e a Bayer lanam o PEED , PES e PPS como novos termoplsticos de engenharia. A crescente popularizao dos fornos de micro-ondas promove o desenvolvimento das primeiras embalagens prprias para cozimento neste tipo de forno. 1984 Pela primeira vez usado um tanque de combustvel feito de plstico num automvel americano, usando PEAD sulfonado para aumentar as propriedades de barreira da resina. Esse tipo de tanque j era usado na Europa e em veculos militares americanos. 1986 Langer e Joseph Vacanti demonstram que as clulas hepticas desenvolvidas numa estrutura plstica podem funcionar correctamente aps o seu transplante em animais, o que abre as portas ao novo campo da engenharia deos tecidos. 1987 A 3D Systems (E.U.A.) introduz a estereolitografia. 1980-1990 Outros desenvolvimentos no perodo: polissilanos , polmeros de cristal lquido , fbras com alto mdulo, poli(ter-ter-cetona) , polmeros condutores, poli(metilpenteno) , conformao por pultruso, substituio dos agentes de expanso a base de fluorocar ono . 1990 Comea a era dos plsticos biodegradveis: a Warner Lambert desenvolve o Novon , resina a base de amido; a I.C.I. lana do Biopol. A Eastman Chemical Co. e a Goddyear conseguem reciclar com sucesso garrafas de PET ps-consumo, transformando o polmero num monmero puro. 1996 A Food and Drug Administration aprova os implantes de lminas de polmeros para tratar o cancro cerebral, promovidos por Langer e Henry Brem. 1997 Ensaios clnicos demonstram que a pele artificial pode curar as lceras de pele dos diabticos, estabelecendo assim a viabilidade clnica potencial da engenharia dos tecidos. 2000 Novas tendncias no desenvolvimento de polmeros. O desenvolvimento de resinas a partir do zero torna-se bem mais raro. A nfase actual est na formulao de polmeros j existentes de forma a se obter materiais com propriedades optimizadas. A preocupao com a reciclagem dos polmeros torna-se um assunto de mxima importncia, uma vez que o seu desenvolvimento e uso sero inviveis caso esse problema no seja adequadamente resolvido. Comea a reciclagem em larga escala de garrafas de polister e PEAD.

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Os materiais e a economiaCom o crescimento da economia do Brasil, a necessidade de modernizao industrial e tambm devido a necessidade de desenvolver novas tecnologias nacionais para o pas ficar mais competitivo, o mercado de trabalho para o profissional de engenharia de materiais no Brasil est em plena expanso. Com a descoberta do Pr-sal no final da dcada de 2000, a indstria de combustveis e de plsticos no Brasil sofreu um rpido crescimento, criando milhares de novos empregos para profissionais especializados em produo de polmeros. Alm do setor petroqumico, o setor metalrgico tambm deve abrir muitas vagas para engenheiros de materiais especialistas em metais. Devido aos investimentos de grandes empresas, o Brasil est progredindo de uma nao produtora de minrios para uma nao produtora de ferro e ao. Como os produtos finais valem muito mais que o minrio e si m (maior valor agregado). O mercado para os profissionais de engenharia de materiais especializados em cermica tambm est bem favorvel, com o crescimento do mercado da construo civil (decorrente tambm do crescimento econmico) h uma grande demanda por pisos e revestimentos, o que reflete na ampliao das indstrias produtoras de cermica e consequentemente na gerao de vagas para engenheiros de materiais especializados nesta rea.

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Histria da NanotecnologiaNa antiguidade, os romanos transformaram-se em nanotecnologistas sem saber, quando eles misturaram cloreto de ouro com vidro derretido para fazer vitrais vermelhos. O processo resulta em partculas de ouro nanomtricas, as quais, em funo do tamanho, refletem a luz daquele modo peculiar. Em 1959, o fsico Richard Feynman proferiu uma palestra em que antecipou conceitos que hoje fazem parte da atividade experimental em nanotecnologia. O termo nanotecnologia foi definido pelo professor da Universidade de Cincia de Tquio, Norio Taniguchi, em um artigo publicado em 1974 da seguinte forma: Nanotecnologia consiste no processo de separao, consolidao e deformao de materiais tomo por tomo ou molcula por molcula. O microscpio de tunelamento (STM) um microscpio que dispensa utilizao de qualquer tipo de luz e funciona por causa do efeito tnel. Foi inventado em 1981, por dois cientistas do Laboratrio da IBM em Zurique, Gerd Binnig e Heinrich Rohrer. O STM permite a visualizao de tomos e molculas individuais porque detecta regies com alta densidade eletrnica. Nobel 1986 As primeiras investigaes sobre pontos qunticos foram realizadas na dcada de 1980, e podem ser atribudas a Louis Brus (Laboratrios Bell) e Alexander Efros e A.I. Ekimov (Instituto Yoffe). Solues de pontos qunticos do mesmo material, mas com diferentes tamanhos produzem cores diferentes. Os fulerenos so a terceira forma mais estvel do carbono, aps o diamante e o grafite. Foram descobertos recentemente (1985), tornando-se populares entre os qumicos, tanto pela sua beleza estrutural quanto pela sua versatilidade para a sntese de novos compostos qumicos. Destacam-se entre as aplicaes: cosmticos, produtos farmacuticos, lubrificantes, e dispositivos eletrnicos. Nos anos 1980, motivado pela palestra de Feynman, Eric Drexler explorou a idia de nanotecnologia, atravs de modelos de engrenagens moleculares. Publicou um livro que virou best-seller. Em 1989, Don Eigler (IBM) foi surpreendido pelo fato de que alm de examinar a superfcie de um material, o STM permitia a transferncia de pequenas partculas de um local

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a outro da superfcie. Em seguida ele conseguiu arrastar tomos de xennio sobre uma superfcie de nquel para formar a sigla IBM. Diversos produtos desenvolvidos com a nanotecnologia comearam a aparecer no mercado no final dos anos 1990. Cosmticos, equipamentos de esporte, cera para carro e vestimentas, so alguns exemplos. Nanotubos de carbono foram descobertos em 1991, por Sumio Iijima (NEC). Podem ser condutores ou semicondutores, com uma grande variedade de aplicaes, da indstria eletrnica at farmacutica, passando pela metalurgia.

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Nanotu os e suas aplicaesNanotubos de carbono so estruturas cristalinas (cilndricas) formadas por tomos de carbono (estruturas alotrpicas de carbono) com hibritizao sp2 de seus orbitais. Possui alta resistncia a tenso mecnica, podendo ser usados como aditivos em compostos para melhorar suas caractersticas. Dependendo da orientao de sua rede cristalina, os nanotubos de carbono so condutores ou semi-condutores, podendo ter aplicaes em circuitos micro e nano-eletrnicos. Tambm so muito bons condutores de calor. Existem trs importantes campos de pesquisa com nanotubos de carbono: o estudo qumico das estruturas nanomtricas, suas aplicaes biomdicas e seu emprego na rea de eletrnica. No que diz respeito ao primeiro campo, os estudos se voltam para a produo de materiais constitudos de plstico, resina ou cermica associados a nanotubos de carbono. Os pesquisadores procuram desenvolver tcnicas para alterar propriedades da superfcie do carbono, de modo a permitir que molculas de outros materiais possam aderir s paredes dos nanotubos. J nas aplicaes biomdicas, o emprego de nanotubos de carbono permite estudar processos que ocorrem no interior de clulas, a partir da injeo de material no citoplasma. Nessa rea, pretende-se viabilizar a liberao controlada de frmacos por meio dessas estruturas. Eles tambm podem fortalecer o tecido sseo, produzindo implantes de osso artificiais mais duros e mais flexveis. Os investigadores na Universidade do campus Riverside na Califrnia viram nanotubos de carbono como uma substituio para o colgeno natural em ossos porque um dos materiais mais fortes conhecidos na Terra. A terceira grande promessa da tecnologia dos nanotubos de carbono, talvez a mais conhecida, est no campo da fsica. Dizem que essa a rea em que os estudos esto menos avanados, mas na qual as aplicaes so as mais promissoras. Em eletrnica, os nanotubos servem de material condutor, podendo, portanto, constituir componentes como transistores e diodos de propores nanomtricas. Alm da eletrnica, duas outras reas podem se beneficiar do novo material. Na fotnica, o uso de nanotubos permite transformar energia eltrica em luz e vice-versa, onde trabalhos j so desenvolvidos nesse campo, sobre o comportamento de eltrons aps a emisso de luz em material nanomtrico.

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Segundo algumas experincias feitas por cientistas japoneses, que resolveram borrifar uma folha com gua e juntamente com nanotubos de carbono, conseguiram fazer com que uma lagarta, depois de comer um pouco da tal folha, fizesse um fio de seda mais forte que o ao. Com estas experincias, esses cientistas descobriram tambm que com esse fio de seda, conseguiriam fazer peas de roupa prova de bala.

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A importncia da cincia e engenharia dos materiais para a energiaA energia desempenha papel singular nas sociedades do planeta. De um lado, o sangue da vida econmica, que fornece os servios e infra-estrutura essenciais para a civilizao, tais como transporte, comunicaes, alimento, produtos industriais e recreao. De outro, sua abundncia ou carncia determinam a segurana nacional, a competitividade industrial, o meio-ambiente, a economia e a estrutura social. Em 1989, os EUA consumiram 81quads (81 x 1015 unidades trmicas britnicas) de energia. Isso equivale energia que pode ser fornecida por 40 milhes de barris de petrleo por dia em um ano. Significa um gasto de US$ 400 bilhes, sem considerar os custos de manuteno da segurana do fornecimento. Algum fornecimento de energia crucial para manter a segurana nacional. O objetivo de uma estratgia energtica nacional slida fornecer fontes de energia, converso de energia e tecnologias de utilizao que satisfaam s necessidades nacionais de maneira economicamente eficiente e segura para o meio-ambiente. No existem fontes energticas perfeitas. O petrleo tem disponibilidade limitada. Todos os combustveis fsseis causam danos ambientais. As opes pela energia nuclear despertam preocupao com segurana e destino de rejeitos. A energia solar relativamente cara e, em muitas reas, pouco prtica. E mesmo a conservao exige larga participao social. O desafio lanado cincia o de melhorar nossas tcnicas de aproveitamento de energia e atingir conquistas que nos dem novas opes. A cincia e engenharia de materiais tm um papel bsico em todo o ciclo de tecnologia energtica, desde a melhoria das fontes primarias (petrleo, carvo, gs natural, energia nuclear, hidreltrica etc.), at novos sistemas para transmisso e conservao e novos produtos e servios para o consumidor. Melhorias evolutivas em materiais continuamente contribuem para aumentar a eficincia, confiabilidade e desempenho dos produtos finais; e o desenvolvimento de novos materiais e sistemas de materiais necessrio para novas opes de energia. A importncia de cincia e engenharia de materiais pode ser mais bem visualizada se considerarmos a demanda por novos materiais nas seguintes reas relacionadas energia: converso e conservao; opes nucleares; utilizao eltrica; e opes futuras, tais como energia solar.

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As revolues tecnolgicas e os n ovos materiaisO termo Revoluo Tecnolgica atribudo s invenes, descobertas ou criaes realizadas pelo Homem, que afetam de forma profunda, ampla e generalizada, os conhecimentos, costumes e as prticas cotidianas do meio em que vive. O domnio do fogo, pelo homem primitivo, teve como conseqncia a descoberta da arte da fundio, permitindo desvendar segredos na fabricao de ferramentas e instrumentos metlicos a partir dos metais, encontrados em estado natural. A partir de ento, pode-se considerar que tem incio o processo de revoluo tecnolgica que iria contribuir para a modificao da vida (da fabricao de equipamentos e peas de ornamentao aos instrumentos e armas blicas) em todo o planeta. Os primeiros metais utilizados pela humanidade foram o ouro, a prata e o cobre, que podem ser encontrados no estado metlico, pronto para uso, sendo necessrios somente os processos rudimentares de extrao e purificao. Modernamente podemos citar as revolues nas reas da gentica e das comunicaes(telecomunicaes). Com a chegada da Internet houve uma verdadeira reviravolta nos conceitos de comunicao, tanto material instrumentos e equipamentos quanto formalmente interlocutores virtuais que adquirem faces diversas, conforme a comunidade que frequentam na rede. Somada cincia da miniaturizao, os equipamentos e os instrumentos esto se tornando menores e interligados, facilitando a vida cotidiana e modificando hbitos anteriormente radicados. O fenmeno da telefonia mvel apenas um exemplo, pois hoje o aparelho celular, alm de sua primitiva funo de servir como instrumento facilitador da comunicao distncia, e sem um referencial geogrfico fixo, tambm incorporou muitas outras funes (o acesso Internet apenas uma delas, talvez a mais simples), que acabam por torn um -lo aparelho multifuncional. Essa multifuncionalidade opera modificaes nos costumes e no modo de vida daqueles que tm acesso a essa tecnologia. Nesse momento j se pode acrescentar uma nova conceituao relativa s revolues tecnolgicas: Podem, e devem, ser consideradas como revolues tecnolgicas os eventos advindos da inteligncia do Homem, que causem modificaes substantivas nos sistemas social e produtivo da espcie humana nos diversos cantos do planeta, mesmo que tais modificaes sejam processadas paulatinamente em cada sociedade considerada por si mesma. Tais eventos devero possuir, intrinsecamente, o condo de conduzir mudanas

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significativas nos mtodos de produo ento aceitos, alterando o meio ambiente e a organizao do trabalho das sociedades nas quais sejam inseridos. O termo Novos Materiais surgiu a partir dos anos 70 tendo como objeto os materiais recm-descobertos ou desenvolvidos. Envolvia tambm aqueles j conhecidos que evoluram tecnologicamente na fabricao e no uso de suas funes. A Cincia dos Materiais foi a conseqncia direta do domnio das condies otimizadas de controle dos processos de fabricao desenvolvidos ao longo dos anos e do desenvolvimento de equipamentos hoje disponveis ao uso por parte de engenheiros e pesquisadores.

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Evoluo dos materiais e suas aplicaes s reas mdicasOs principais materiais aplicados s reas mdicas so: Biomateriais, Polmeros Biodegradveis, Materiais Nano Estruturados e os chamados Materiais Inteligentes.

Biomateriais:A utilizao de biomateriais com a finalidade teraputica se iniciou h milhares de anos. Relatos histricos da utilizao de suturas, por exemplo, fazem referncia h mais de 32 mil anos. Nos anos 60, ocorreu o 1 Simpsio de Biomateriais na Universidade de Clemson, culminando na formao da Sociedade de Biomateriais. Segundo a Conferncia do Instituto de Desenvolvimento de Consenso em Sade, em 1982, Biomaterial seria qualquer substncia (outra que no frmaco) ou combinao de substncias, sinttica ou natural de origem, que possa ser usada por um perodo de tempo, completa ou parcialmente como parte de um sistema que trate, aumente ou substitua qualquer tecido, rgo ou funo do corpo no causando nenhum efeito nocivoao organismo. Uma grande vantagem do ponto de vista tecnolgico que praticamente grande parte das classes de materiais podem ser utilizadas como biomateriais, assim podemos ter biomateriais metlicos, cermicos, orgnicos, entre outros.

Algumas datas importantes: 1860s: Lister desenvolve tcnica cirrgica assptica; Incio de 1900: Placas sseas usadas para corrigir as fraturas; 1930s: Introduo do ao inoxidvel, ligas de cromo-cobalto; 1938: Primeira prtese total de quadril; 1940s: Polmeros na medicina: o reparo sseo de PMMA; celulose para dilise; fio de nilon; 1952: Vlvulas cardacas mecnicas; 1953: Dacron (fibra de polmero) enxertos vasculares;

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1958: Cimentado (Polimetilmetacrilato) replacemente conjunta; 1960: Primeiras vlvulas cardacas comerciais; 1970s: PEO (polyethyleneoxide), protena fina pelcula de revestimento resistente; 1976: Corao artificial.

A evoluo dos Biomateriais se dividem em quatro fases.Na primeira fase ocorria a utilizao de biomateriais inertes, materiais usados em implantes com pouca ou nenhuma resposta exterior, materiais convencionais sem modificaes prvias onde o sucesso do implante era acidental. Na segunda fase os biomateriais passaram a ser interativos, usados em implantes com algumas respostas exteriores como por exemplo a adeso e o crescimento das clulas. Na terceira fase foram utilizados os biomateriais viveis, implantes que incorporavam clulas vivas no implante, que so tratados pelo corpo como tecidos normais e so reabsorvidos. Na quarta e ltima fase so os biomateriais reimplantados, usados em implantes que consistem em tecidos originais do paciente, cultivados in vitro a partir de clulas do prprio paciente. Exemplo da evoluo do biomaterial usado na medicina dentria:

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Exemplo da evoluo do biomaterial na medicina cardiovascular:

Materiais NanoestruturadosDo universo complexo da nanotecnologia, destacamos os materiais nanoestruturados, que so todos materiais que apresentam, pelo menos em uma dimenso, o tamanho na ordem de nanmetros. Citam-se as nanopartculas, nanocristais, nanofios, nanofitas, nanotubos, nanocompsitos. O grande diferencial dos materiais nanoestruturados potencializar as propriedades fsicas e qumicas dos materais e isto proporciona um imenso interesse e crescente importncia para futuras aplicaes tecnolgicas. Dentre as aplicaes j desenhadas e que tero maior impacto sobre nossas vidas, tem a nanobiotecnologia, os -se nanofrmacos, a nanoeletrnica. Podemos citar um exemplo de nanomateirais aplicados a medicina dentria, que so Nanoesferas invisveis a olho nu que podero ajudar os dentistas a preencher minsculos buracos em nossos dentes. So esses buracos que tornam os dentes incrivelmente sensveis, causando fortes dores em milhes de pessoas. Outro exemplo que pode ser aplicado a qualquer rea da medicina uma nanomquina biolgica, ou seja, um motor que tem a mesma relao de poder-peso como uma mquina de combusto interna, com giros de at 100,000 rpm e alcana eficincia muito prxima. Ainda,

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com somente 50 nanometros. O outro nico motor eltrico rotativo natural est na enzima ATP-sntetase. Eles agiro como os flagelos de uma bactria.

Bactria com Flagelos

Materiais InteligentesOs materiais inteligentes, estruturas capazes de se modificar em reao as mudanas no ambiente. As modificaes so percebidas por meio de sensores, processadas por unidades de comandos que geram aes por meio de atuadores adequados. Os Materiais Inteligentes percebem e corrigem, ao mesmo tempo, uma determinada anomalia como um rudo, uma variao de temperatura ou vibrao. Muitas pesquisas tambm esto sendo realizadas para utilizar-se dos materiais inteligentes na rea mdica, para localizao de tumores, correo de problemas de coluna, aparelhos ortodnticos e placas para prtese ortopdica. Por exemplo uma das tecnologias j disponvel no mercado so as lentes fotocromtico. Elas permitem um ajuste na transparncia do mesmo de acordo com a intensidade da luz, escurecendo em ambientes claros e vice-versa. Outro material j usado na medicina so os tubos combinados feitos de metal, chamados de stent que so implantados em artrias para refor-las evitando que haja o entupimento. Os stents do futuro sero mais inteligentes. Eles sero injetados diretamente na veia, envolvendo apenas o procedimento

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mdico mais simples e por conta prpria iro tomar a forma desejada na artria afetada. A converso ser feita pela temperatura do corpo. A vantagem para o paciente que uma operao complicada ser substituda por um procedimento mdico mnimo to eficiente quanto a cirurgia.

stents inteligentes

Evoluo dos materiais e suas aplicaes rea aeroespacialOs principais materiais aplicados rea aeroespacial so: Cermicas especiais, clulas solares, ligas de alumnio, ligas de carbono, materiais inteligente, materiais magnticos, materiais nano estruturados e polmeros condutores. Clulas Solares Os cientistas tm investido muito conhecimento e trabalho no desenvolvimento e aperfeioamento das clulas de silcio. Nos ltimos 10 anos grupos de pesquisas ligados a universidades e empresas de todo o mundo, iniciaram uma corrida tecnolgica para gerar clulas de silcio mais baratas e eficientes, que permitam o uso em massa desta tecnologia. As clulas de silcio so dispositivos eletrnicos semicondutores, que utilizam o efeito fotovoltaico 2 para produzir eletricidade, a partir da luz solar so as clulas mais usadas hoje no mercado. Estas clulas so comumente chamadas de clulas solares. So aplicaes que na maioria das vezes supre o mercado em que a rede de energia convencional no pode atuar. A industria aeroespacial tm utilizado essas clulas de vrias formas, principalmente para geral energia que vai ser consumida pelas luzes, faris, painis e sistemas do avio. Porm, desta vez eles querem ir mais longe, fabricaram avies totalmente movidos a energia solar.

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Bertrand Piccard e Andr Borschberg, enfim, apresentaram o fruto de seis anos de trabalho intenso. Os suos so os criadores do Solar Impulse HB-SIA, o avio movido a energia solar que pretende dar a volta ao mundo em 2012.

Materiais NanoestruturadosOs materiais Nanoestruturados prometem grandes aplicaes no setor aeroespacial devido s suas propriedades de resistncia, leveza e estabilidade trmica. Equipando aeronaves, foguetes, estaes espaciais e plataformas de explorao planetria ou solar, o que, conseqentemente, resulta em um grande nmero de inovaes, produtos e riquezas. A descoberta de um novo marterial nanoestruturado poderia levar a uma nova forma de manter as asas do avio livre de gelo durante os piores tempos de inverno. Alm disso, um material mais eficiente e sustentvel do que as solues convencionais, como sprays qumicos, sal e aquecimento. Os materiais nanoestruturados podem evitar a formao de gelo mesmo a temperaturas to baixas como -25 a -30 graus Celsius.

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Ligas de Carbono e Ligas de AlumnioA busca de materiais que possibilitem a reduo do peso dos automveis, avies e trens uma constante nas indstrias montadoras. Muito combustvel e energia so consumidos por estes veculos de transporte devido o peso e ao alto coeficiente de atrito presente nas peas dos motores. No fim dos anos 70, as indstrias automobilsticas e de aviao iniciaram macios investimentos no uso de novos materiais para reduzir o peso de seus produtos, a conseqncia disto foi o aumento significativo do uso de plsticos nesses meios de transporte. Outro material pesquisado foi o alumnio, que um material mais leve que o ao. Mas para isso, novas tecnologias devem ser desenvolvidas, pois este material possui pouca soldabilidade e estampabilidade, caractersticas fundamentais para o uso nestas indstrias. So enormes as oportunidades no desenvolvendo de novos projetos de estrutura de carrocerias para alcanar os requisitos desejados de rigidez e segurana, assim como o desenvolvimento de motores que apresentem menores coeficientes de atrito. Outra oportunidade est no desenvolvimento de novos materiais de alta resistncia aliado a baixo peso, que simul