Ao final do curso o aluno deverá ter adquirido as seguintes competências específicas (C): C1: Compreender, analisar e prever o comportamento de materiais cerâmicos em função de sua composição química, estrutura atômica e microestrutura. C2: Exemplificar aplicações de materiais cerâmicos em função de suas propriedades. C3: Especificar aplicações de materiais cerâmicos em função de suas propriedades. Para alcançar as competências (C) listadas acima, o aluno deverá desenvolver as seguintes habilidades (H): H1. Compreender o conceito de resistência mecânica teórica de materiais cerâmicos e as causas que limitam seu alcance na prática. H2. Analisar o mecanismo de fratura frágil, o conceito de tenacidade, e calcular a tensão máxima de fratura em função do tamanho de defeito crítico ou o tamanho de defeito crítico em função da tensão de fratura. H3. Compreender o estado vítreo e analisar os meios de aumento de tenacidade em vidros. H4. Analisar os mecanismos de aumento de tenacidade em materiais cerâmicos cristalinos. H5. Aplicar a estatística de Weibull na caracterização do comportamento de fratura de materiais cerâmicos. H6. Relacionar o módulo elástico e a dureza com a microestrutura de materiais cerâmicos. H7. Relacionar a capacidade térmica, expansão térmica e condução térmica com a composição, estrutura atômica e microestrutura de materiais cerâmicos. H8. Analisar as tensões térmicas em função das propriedades térmicas e elásticas de cerâmicas. H9. Analisar a resistência a choque-térmico de materiais cerâmicos e calcular o resfriamento crítico para choque térmico. H10. Analisar as causas de microtrincamento espontâneo de materiais cerâmicos e calcular o tamanho de grão ou inclusão crítico para microtrincamento. H11. Analisar os fatores que afetam as propriedades ópticas de materiais cerâmicos: transparência, índice de refração, reflexão em superfícies cerâmicas e cor. Compreender o funcionamento de fibras ópticas. H12. Analisar os fatores que afetam a concentração de portadores de cargas e os mecanismos de condução eletrônica e iônica em materiais cerâmicos. H13. Analisar os fatores que afetam as propriedades dielétricas de materiais cerâmicos, a redistribuição de cargas elétricas em materiais cerâmicos e aplicação. H14. Analisar os fatores que afetam as propriedades magnéticas de materiais cerâmicos: ramagnetismo, ferromagnetismo, antiferromagnetismo e ferrimagnetismo, domínios magnéticos e a curva de histerese. Exemplificar cerâmicas magnéticas e suas aplicações, cerâmicas piezoelétricas e ferroelétricas e suas aplicações. H15. Analisar os fatores que fazem uma cerâmica ser biocompatível e bioativa e relacioná-los com suas propriedades físicas, químicas e biológicas. Exemplificar cerâmicas aplicadas em medicina e odontologia.
Propriedades e aplicações de materiais cerâmicos: 1) Propriedades Mecânicas, 2) Propriedades Térmicas; 3) Propriedades Termomecânicas; 4) Propriedades Ópticas; 5) Propriedades Elétricas; 6) Propriedades Dielétricas; 7) Propriedades Magnéticas; 8) Biocerâmicas
1. Propriedades mecânicas de materiais cerâmicos: tensão teórica de materiais cerâmicos, mecanismo de fratura frágil, tenacidade, estado vítreo, meios de aumento de tenacidade em vidros e materiais cristalinos, estatística de Weibull, módulo elástico, dureza, relações entre microestrutura e propriedades, 2. Propriedades térmicas de materiais cerâmicos: capacidade térmica, expansão térmica, condução térmica; 3. Propriedades termomecânicas de materiais cerâmicos: tensões térmicas, resistência a choque-térmico; microtrincamento espontâneo; 4. Propriedades ópticas de materiais cerâmicos: transparência, índice de refração, reflexão em superfícies cerâmicas, cor, fibras ópticas; 5. Propriedades elétricas de materiais cerâmicos: condução eletrônica e iônica em materiais cerâmicos; 6. Propriedades dielétricas de materiais cerâmicos: redistribuição de cargas elétricas em materiais cerâmicos; 7. Propriedades magnéticas de materiais cerâmicos: paramagnetismo, ferromagnetismo, antiferromagnetismo e ferrimagnetismo, domínios magnéticos e a curva de histerese, cerâmicas magnéticas e suas aplicações, cerâmicas piezoelétricas e ferroelétricas; 8. Biocerâmicas: propriedades físicas, químicas e biológicas de cerâmicas aplicadas em medicina e odontologia. 1. Mechanical properties of ceramic materials: theoretical strength of ceramic materials, brittle fracture mechanism, toughness, glass state, mechanisms of increasing toughness in glasses and crystalline materials, Weibull statistics, elastic modulus, hardness, relationships between microstructure and properties, 2. Thermal properties of ceramic materials: thermal capacity, thermal expansion, thermal conduction; 3. Thermomechanical properties of ceramic materials: thermal stresses, resistance to thermal shock; spontaneous microcracking; 4. Optical properties of ceramic materials: transparency, refractive index, reflection on ceramic surfaces, color, optical fibers; 5. Electrical properties of ceramic materials: electronic and ionic conduction in ceramic materials; 6. Dielectric properties of ceramic materials: redistribution of electrical charges in ceramic materials; 7. Magnetic properties of ceramic materials: paramagnetism, ferromagnetism, antiferromagnetism and ferrimagnetism; magnetic domains and the hysteresis curve; magnetic ceramics and their applications; piezoelectric and ferroelectric ceramics; 8. Bioceramics: physical, chemical and biological properties of ceramics applied in medicine and dentistry.
BIBLIOGRAFIA / REFERENCES: FUNDAMENTALS OF CERAMICS, M. W. Barsoum, Taylor & Francis, Series in Material Science and Engineering, 2002 CERAMIC MATERIALS: SCIENCE AND ENGINEERING, C. Barry Carter, M. Grant Norton, Springer, 2007 COMPLEMENTAR: INTRODUCTION TO CERAMICS, W. David Kingery, H. K. Bowen, Donald R. Uhlmann, 2a. Edição, Wiley-Interscience, 1976 (Principal) MODERN CERAMIC ENGINEERING: PROPERTIES, PROCESSING, AND USE IN DESIGN, David Richerson, 3a. Edição, Materials Engineering v. 29, CRC Press, 2005 PHYSICAL CERAMICS, Y. M. Chiang, D. P. Birnie III, W. D. Kingery, John Wiley & Sons, New York, 1997. Ciência Engenharia de Materiais - Uma Introdução, William D. Callister Jr., 8a. Edição (e antecessoras), LTC, 2012 E. D. Zanotto, A. R. Migliore Jr., Propriedades mecânicas dos materiais cerâmicos. Uma introdução, CERÂMICA 37 [247] (1991) 7-16 (artigo em português, complementar)