O que é Ciência de Materiais e como ela pode ajudar?

Você já deve ter ouvido termos como “Idade da Pedra” ou “Idade do Bronze” para se referir a determinado período de nossa história, mas talvez nunca tenha notado que todos eles levam o nome dos materiais mais utilizados na época. Isso mostra a tamanha importância do material para o desenvolvimento da humanidade, tudo isso faz com o conhecimento sobre ele seja necessário e é nesse cenário que surge a ciência de materiais.

Material, em sua definição significa qualquer substância que pode vir a ser utilizada em ações práticas, logo isso gera uma forte ligação entre a ciência dos materiais e outras áreas como engenharia, física, química, eletricidade, mecânica e metalurgia. O que faz com que a ciência de materiais se destaque das demais está na investigação de todos os fatores durante seu período de vida útil, desde o local onde são encontrados, extração, fabricação e quando possível reciclagem. 

Sendo assim, este tipo de ciência se define por estudar a relação entre a estrutura de um material e suas propriedades. Desde as mecânicas, químicas, elétricas ou magnéticas, visando otimizar as atividades derivadas de cada material tornando-as mais práticas e rápidas.

E aí, deseja conhecer mais sobre esse tema, entendendo a história, a classificação dos metais e muito mais? Então continue com a leitura do conteúdo!

Ciência dos Materiais – Uma ciência antiga

É difícil dizer em que momento a humanidade aderiu ao uso de materiais, mas isto data de antes mesmo da escrita, daí o termo “idade da pedra” para se referir à pré-história. Durante estes períodos, o acesso a outros tipos de substâncias que fugissem do conceito de rocha, porém com o passar dos anos, nossa espécie foi adquirindo conhecimento e descobrindo outras maneiras de criar instrumentos.

Com a ajuda da evolução da ciência de engenharia, nos últimos 60 anos foi possível realizar a descoberta e desenvolvimento de outros tipos de materiais. Esta é outra função muito importante da ciência de materiais, identificar novos tipos de matéria prima para instrumentos e utensílios.

Qual a diferença entre engenharia e ciência dos materiais?

Muitas pessoas, até mesmo pela similaridade nos nomes, acabam acreditando que a engenharia e a ciência dos materiais exercem a mesma função. Porém, por mais que estejam interligadas e associadas, ainda existem suas diferenças.

No geral, a principal distinção é que a primeira opção mencionada, a engenharia, é responsável por construir, criar e planejar diversas soluções por meio do uso de diferentes materiais. Por outro lado, a ciência de materiais é responsável por avaliar e descobrir novas propriedades nos variados materiais já existentes.

Em resumo, o primeiro tem a função de criar novos produtos por meio do uso de materiais, enquanto a segunda opção descobre propriedades em materiais já existentes.

É importante lembrar que nenhum dos campos de conhecimento substitui o outro, ok? Sendo assim, ambos são importantes para o desenvolvimento dessa área!

Classificação de materiais

Você sabia que na Ciência dos Materiais há uma classificação? É isso mesmo! E, normalmente, ela ocorre com base nas composições metálicas, de cerâmicas, de polímeros e de compósitos. Quer conferir como funciona essa divisão? Então, veja abaixo!

Metais 

• Ferro e aço; 
• Ligas não-ferrosas e superligas (aplicações aeroespaciais);
• Compostos intermetálicos (materiais estruturais de alta temperatura).

Plásticos 

• Cristais líquidos;
• Adesivos;
• Compósitos.

Cerâmicas  

• Cerâmicas estruturais (materiais estruturais de alta temperatura);
• Refratários (materiais resistentes à corrosão, isolantes térmicos);
• Cerâmica branca (porcelanas);
• Vidros;
• Cerâmicas para aplicações elétricas (capacitores, isolantes, transdutores, etc.);
• Cerâmicas ligadas quimicamente (cimento e concreto).

Polímeros  

• Compósitos particulados (pequenas partículas dispersas em um material diferente);
• Compósitos laminados (tacos de golfe, raquetes de tênis);
• Compósitos reforçados com fibras (fibra de vidro, fibra de carbono).

Ah, saiba que essa divisão pode ser feita de acordo com o tipo de ligação química do material ou a função que ele desempenha.

O que é diagrama de fases?

Já ouviu falar em diagrama de fases? Diz respeito a um gráfico que faz a relação entre pressão e temperatura para identificar qual é o estado físico de determinado material.

Sendo assim, ele é dividido em três regiões distintas, representando cada um dos estados físicos: sólido, líquido e vapor.

Para entender melhor o diagrama de fases, confira quais são os seus principais elementos:

• curva de fusão: esse elemento determina as áreas correspondentes aos estados sólido e líquido; 
• curva de vaporização: demarca as áreas que dizem respeito aos estados líquido e a vapor; 
• curva de sublimação: determina as áreas dos estados sólido e vapor; 
• ponto triplo: como o nome sugere, é o ponto de encontro das três curvas – fusão, vaporização e sublimação.
• ponto crítico: mostra a maior temperatura possível quando a substância se encontra no estado a vapor.

Benefícios da ciência dos materiais

Depois de entender mais sobre o conceito, sua história e classificação, chegou o momento de aprender quais são os benefícios que a ciência dos materiais proporciona. Para conferir, veja abaixo!

• Desenvolvimento de novos materiais: caso queira realizar a criação de produtos específicos, com características como maior resistência ou menor peso, por exemplo, o uso da ciência dos materiais é primordial;
• Avanços na tecnologia: a ciência dos materiais também é capaz de promover o avanço na tecnologia, impulsionado o desenvolvimento de dispositivos eletrônicos;
• Melhorias na medicina: através dessa ação, também é possível realizar o desenvolvimento de biomateriais, que contribuem para implantes mais saudáveis e seguros, por exemplo;
• Sustentabilidade: a ciência dos materiais também ajuda na criação de produtos mais ecológicos e sustentáveis, contribuindo para reduzir os impactos ambientais do nosso planeta;
• Melhorias nos transportes: permite a fabricação de produtos mais leves, porém resistentes, para veículos;
• Aplicações interdisciplinares: a ciência dos materiais fornece insights valiosos para outras áreas, como engenharia, física e química, contribuindo assim, para o avanço das pesquisas nesses setores;
• Permite conhecer mais da matéria: essa área permitirá que tenha uma compreensão muito maior da estrutura e das propriedades das matérias.

E aí, você já sabia de todos os benefícios que essa área é capaz de trazer? Lembrando que essas são apenas algumas das principais vantagens proporcionadas pela ciência dos materiais!

6 áreas de atuação da ciência dos materiais 

Sem dúvidas, essa área de estudo pode impactar diversos setores diferentes, proporcionando inúmeras melhorias. Desta forma, confira a seguir 6 segmentos em que a ciência dos materiais está presente!

• Eletrônicos: essa área realiza o desenvolvimento de materiais para chips de computadores, sensores e componentes eletrônicos avançados;
• Medicina e biomedicina: desenvolvimento de produtos para implantes médicos, equipamentos de diagnósticos e medicamentos controlados;
• Aviação: criação de materiais mais leves e resistentes para aeronaves;
• Energia e armazenamento de energia: desenvolvimento de materiais para baterias, células solares e tecnologias para o armazenamento de energia;
• Energia Nuclear: a ciência dos materiais também ajuda na área de energia nuclear, já que realiza o estudo de materiais resistentes à radiação para aplicações nucleares, como reatores;
• Sustentabilidade e Meio Ambiente: realiza o estudo de materiais e tecnologias mais ecológicas para reduzir os impactos sofridos pelo meio ambiente.
• Nanotecnologia: realiza a manipulação de materiais em escala nanométrica para desenvolver produtos e aplicações inovadoras.

Percebeu como a ciência dos materiais está presente no nosso dia a dia, proporcionando diversas melhorias? Ah, e saiba que além das áreas mencionadas, ela está presente em diversas outras!

Materiais High-Tech:

Dentre os tantos avanços tecnológicos e revolucionários que vem ocorrendo em nossa sociedade nos últimos tempos, com a área de materiais não foi diferente. Muitos produtos muito mais potentes e sofisticados estão disponíveis no mercado, como peças de computadores, sistemas de fibra óptica, fragmentos de foguetes ou naves espaciais.

Infelizmente, dado ao alto custo necessário para a realização destas pesquisas, o acesso a este tipo de material ainda é muito fechado, restringindo apenas a determinados membros da comunidade científica, por conta do preço altamente elevado.

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