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UMA INTRODUÇÃO A CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS PARA ESTUDANTES DE ENGENHARIA E ENGENHEIROS CIVIS

Na engenharia, um material é uma substância (composto químico) com uma propriedade útil, podendo ser mecânica, elétrica, óptica, térmica ou magnética. Sendo assim, a ciência dos materiais é a investigação das relações entre composição/estrutura e propriedades dos materiais. Por outro lado, a engenharia dos materiais é responsável por projetar, desenvolver ou aperfeiçoar técnicas de processamento de materiais (fabricação) com base nas relações composição/estrutura e propriedades. Pode-se, portanto, afirmar que ciência e engenharia dos materiais são campos intimamente interligados e interdisciplinares.

“Ciência e Engenharia dos Materiais é a área da atividade humana associada com a geração e a aplicação de conhecimentos que relacionem composição, estrutura e processamento de materiais às suas propriedades e usos.” Morris Cohen, MIT (in Padilha, A.F. – Materiais de Engenharia, Hemus, 1997, cap. 1

O conhecimento das propriedades e classificação dos materiais é algo muito importante ao dia a dia do engenheiro civil. Cabe a este decidir qual material deverá ser usado em determinada situação. Pode-de concluir, portanto, que o engenheiro civil é também um estudioso da ciência e engenharia de materiais.

Este artigo introduz alguns conceitos fundamentais ao engenheiro civil, quais são base para o desenvolvimento do estudo aprofundado sobre engenharia e ciência dos materiais.

O primento conceito que confunde muito os estudantes de engenharia e até mesmo engenheiros experiêntes é a diferença entre propriedade e caracterítica de um material. É muito importante saber que cada uma destas representa algo diferente, como pode ver a seguir:

- Propriedades de um material. É o tipo e intensidade da resposta desse material a um estímulo que é imposto a ele. As principais propriedades dos materiais podem ser agrupadas em: mecânicas; elétricas; térmicas; magnéticas; ópticas; químicas; e de degradação (corrosão, oxidação, desgaste).

- Classificação característica de um material. Característica é o que difere uma coisa de outra, ou seja, o que é particular e próprio de algo. É uma qualidade capaz de identificar, definir ou classificar alguma coisa: característica física, química, de aplicação, dentre outras.

Tradicionalmente os materiais podem ser definidos em 4 grupos básicos, sendo eles: cerâmicos, metálicos, poliméricos e compósitos. O entendimento destes quatro grupos é de grande importância para a iniciação dos estudos sobre materiais.

- Materiais cerâmicos. Caracterizam-se por não conduzem eletricidade e conduzem muito mal o calor, são frágeis e não suportam deformação plástica (não possuem plasticidade) e são duros e resistentes à corrosão e ao calor. Exemplo: cimento; tijolo; revestimentos; dentre outros.

- Materiais metálicos. São elementos químicos que formam aglomerados de átomos com caráter metálico. É caracterizado pela sua boa condutividade elétrica e pelo seu calor, geralmente apresentando uma cor prateada ou amarelada, e uma elevada dureza.

- Materiais poliméricos. São constituídos por uma macromolécula composta por muitas unidades de repetição (dezenas de milhares) denominadas meros, ligados por ligação química. Podem ser naturais (orgânicos) ou sintéticos. Exemplo: plásticos e borracha.

- Materiais compósitos. São aqueles que possuem pelo menos dois componentes ou duas fases, com propriedades físicas e químicas nitidamente distintas em sua composição. Separadamente, os constituintes do compósito mantém suas características porém, quando misturados, formam um composto com propriedades impossíveis de se obter com apenas um deles.

Com estas informações completamente entendidas o engenheiro civil ou estudante de engenharia possuirá a base necessária para iniciar os estudos ciêntíficos na engenharia de materiais.