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Química Fundamental

Tópicos em Materiais

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Otávio Santana Otávio Santana

Química Fundamental

• CONTEÚDO:

– Estrutura Atômica & Tabela Periódica.

– Ligações Químicas & Geometrias Moleculares.

– Forças Intermoleculares & Estados da Matéria.

–Tópicos em Materiais:

•Cristais líquidos, polímeros, biomateriais, cerâmicas, supercondutores e filmes finos.

•Vidros, ligas metálicas, condutores, semicondutores...

– (...)

Parte 2 Parte 4

Parte 1

Cont. Parte 3

3

Introdução

• Materiais Modernos

Materiais Modernos

– Novas tecnologias demandam, em geral, novos materiais com propriedades únicas, úteis para a aplicação desejada.

– A Química tem contribuído para estes desenvolvimentos de duas formas:

• Síntese de novas substâncias, a partir de pesquisa básica e aplicada;

• Desenvolvimento de novas técnicas de processamento de materiais conhecidos, como fibras vegetais e metais.

➔ _{As propriedades macroscópicas observáveis dos materiais são}

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Materiais Modernos [5.16] & [12.1]

• Cristais Líquidos

Cristais Líquidos

– Sólidos cristalinos são caracterizados por sua ordem.

– Líquidos são caracterizados pela desordem das moléculas.

– Existe uma fase intermediária, com ordenação limitada:

• Um material que flui (propriedade de líquido), mas que possui ordem (propriedade de cristal) em pelo menos uma direção.

• Ex.: o benzoato de colesterilabenzoato de colesterila (um derivado do colesterol). Duas temperaturas de fusão: uma a 145,5 °C, quando os cristais brancos se fundem gerando um líquido turvo e branco, e outra a 178,5 °C, quando este líquido se torna transparente.

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• Cristais Líquidos

Cristais Líquidos

– Sólidos cristalinos são caracterizados por sua ordem.

– Líquidos são caracterizados pela desordem das moléculas.

– Existe uma fase intermediária, com ordenação limitada:

Abaixo de 178,5 °C (aspecto leitoso) [fase líquida-cristalina]

Acima de 178,5 °C (aspecto cristalino) [fase líquida]

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• Cristais Líquidos

Cristais Líquidos: Tipos de Fases Cristalinas

– Moléculas de cristal líquido possuem formas alongadas.

– As moléculas que possuem fases líquidas cristalinas:

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• Cristais Líquidos

Cristais Líquidos: Tipos de Fases Cristalinas

– Há três tipos de fase líquida cristalina:

• Cristais Líquidos Nemáticos: ordenados apenas ao longo do extenso eixo da molécula (são os menos ordenados);

• Cristais Líquidos Esméticos: ordenados ao longo do extenso eixo da molécula e em uma outra dimensão;

• Cristais Líquidos Colestéricos: ordenados ao longo do eixo e em planos de empacotamento helicoidal (os mais ordenados).

➔_{Colestéricos = Estruturas derivadas do colesterol.}

➔_{O ordenamento especial da fase colestérica é explorada em LCDs.}

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• Cristais Líquidos

Cristais Líquidos: Tipos de Fases Cristalinas

– Há três tipos de fase líquida cristalina:(*)

Líquido Normal Fase NemáticaFase Nemática Fase EsméticaFase Esmética Fase ColestéricaFase Colestérica

(*)_Nemático≡ Fio; Esmético ≡ Escorregadiço.

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• Cristais Líquidos

Cristais Líquidos: Tipos de Fases Cristalinas

– Cristais líquidos colestéricos:

• As moléculas que possuem fase líquida cristalina colestérica são longas e achatadas.

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• Cristais Líquidos

Cristais Líquidos: Aplicações

– Cristais líquidos colestéricos:

• Aplicação em:

➢_{Sensores de pressão e temp.;} ➢

Monitores LCD Monitores LCD;

✔ _{As forças intermoleculares}

fracas, características nesses materiais, os tornam sensíveis a variações de pressão, temp. e campos eletromagnéticos.

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• Ex.#1: Cristais Líquidos Cristalinos.

– Qual das seguintes substâncias apresenta maior probabilidade de exibir comportamento de cristal líquido:

a.

b.

c.

Resp.: Questão teórica.

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• Ex.#1: Cristais Líquidos Cristalinos.

– Qual das seguintes substâncias apresenta maior probabilidade de exibir comportamento de cristal líquido:

Resp.: Questão teórica.

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Materiais Modernos [19.9]-[19.12] & [12.2]

• Polímeros

Polímeros

– Os polímeros são moléculas macromoléculasmacromoléculas, constituídas de muitas moléculas menores, denominadas monômerosmonômeros.

• Ex.: plásticos, borracha, proteínas, DNA.

– Os compostos de carbono possuem a capacidade incomum de formarem polímeros.

• Ligações múltiplas com átomos de carbono e outros elementos.

– Existem inúmeros polímeros, cada um com propriedades características importantes para diferentes aplicações.

• De embalagens para alimentos até a peças para automóveis!

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• Polímeros: Formação

Polímeros: Formação

–Polimerização por AdiçãoPolimerização por Adição

➔ _{Ex.: Formação do}_poli_poli_etileno._etileno ✔ _{O etileno H}

2C=CH2 pode se polimerizar através da abertura da ligação πC=C, formando ligações σC-C com moléculas vizinhas. ✔

Este é um exemplo de polimerização por adição porque as moléculas de etileno são adicionadas umas às outras.

✔ _{Ocorre entre dienos conjugados, que podem ser somados inúmeras}

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• Polímeros: Formação

Polímeros: Formação

–Polimerização por AdiçãoPolimerização por Adição

➔ _{Ex.: Formação do}_poli_poli_etileno._etileno ✔ O etileno H

2C=CH2 pode se polimerizar através da abertura da ligação π

C=C, formando ligações σC-C com moléculas vizinhas. ✔ _{Este é um exemplo de polimerização por adição porque as}

moléculas de etileno são adicionadas umas às outras.

✔

No caso do polietileno, pode-se escrever:

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• Polímeros: Formação

Polímeros: Formação

–Polimerização por CondensaçãoPolimerização por Condensação

➔ _{Ex.: Formação do}_{náilon (do inglês “}_náilon _nylon_”).

✔ _{Os monômeros se ligam por meio da eliminação de uma molécula}

pequena, como água.

✔ _{Polímeros formados a partir de monômeros diferentes são}

denominados copolímeroscopolímeros.

✔ _{No caso geral de reações orgânicas ácido-base:}

N

H

O

C

O

+

N

H

C

O

H

O

H

+

Amina (Base)

Ác. Carboxílico (Ácido)

Produto Molécula Pequena (Água)

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• Polímeros: Formação

Polímeros: Formação

–Polimerização por CondensaçãoPolimerização por Condensação

➔ _{Ex.: Formação do}_{náilon (do inglês “}_náilon _nylon_”). ✔

Os monômeros se ligam por meio da eliminação de uma molécula pequena, como água.

✔ _{Polímeros formados a partir de monômeros diferentes são}

denominados copolímeroscopolímeros.

✔

No caso particular da síntese do “náilon 6,6”:(*)

Amina (Base)

Ác. Carboxílico (Ácido)

Polímero (Náilon 6,6)

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• Polímeros: Tipos

Polímeros: Tipos

–Plástico:Plástico:

➔

Materiais que podem ser moldados.

–Termoplástico (ou Termomoldável):Termoplástico (ou Termomoldável):

➔

Materiais que podem ser moldados mais de uma vez.

–Termocurado (ou Termorrígido):Termocurado (ou Termorrígido):

➔_{Materiais que podem ser moldados apenas uma vez.}

–Elastômero:Elastômero:

➔_{Material que exibe comportamento de borracha e elástico.} ➔_{Se uma quantidade moderada de força deformante é adicionada, o}

elastômero retornará à sua forma original. Útil para fibras.

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• Polímeros: Estrutura e Propriedades Físicas

Polímeros: Estrutura e Propriedades Físicas

– Cadeias de polímeros tendem a ser flexíveis e facilmente entrelaçadas ou cruzadas (rotação C-C).

– O grau de cristalinidadegrau de cristalinidade é a quantidade de ordenação em um polímero.

– O esticamento ou o prensamento de um polímero pode aumentar sua cristalinidade.

– O grau de cristalinidade também é determinado pela massa molecular média:

• Polietileno de baixa densidade (LDPE) tem uma massa molecular média de 104_{u (utilizado em pacotes plásticos);}

• Polietileno de alta densidade (HDPE) tem uma massa molecular média de 106_{u (utilizado em garrafas plásticas para leite).}

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• Polímeros: Estrutura e Propriedades Físicas

Polímeros: Estrutura e Propriedades Físicas

– Cadeias de polímeros tendem a ser flexíveis e facilmente entrelaçadas ou cruzadas (rotação C-C).

– O grau de cristalinidadegrau de cristalinidade é a quantidade de ordenação em um polímero.

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• Polímeros: Ligação Cruzada

Polímeros: Ligação Cruzada

–Reticulação:Reticulação: formação de ligações entre as cadeias de polímeros, o que torna o polímero mais firme.

• Os polímeros termocurados são formados a partir de processos de reticulação.

–Vulcanização:Vulcanização: formação de ligações cruzadas entre as cadeias através de ligações com átomos de enxofre.

• Ex.: A borracha natural, um polímero do isopreno (C5H8), é macia demais e quimicamente reativa para produzir um material útil. • A reticulação de 5 % das ligações duplas cria uma borracha flexível

e resistente, útil para a produção de pneus.

✔ _{A vulcanização foi descoberta acidentalmente em 1839 por}

Charles Goodyear.

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• Polímeros: Ligação Cruzada

Polímeros: Ligação Cruzada

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• Ex.#2: Polímeros de Ligação Cruzada.

– Qual a massa de enxofre por grama de isopreno (C5H8) necessária para vulcanizar 5 % de monômeros?

➔ _{Considere que existem quatro átomos de enxofre por ligação,}

ou seja, quatro átomos de enxofre por unidade de isopreno. Dados: Misopreno = 68,1 g·mol-1, MS = 32,1 g·mol-1.

Resp.: 0,09 g de S por grama de isopreno.

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Materiais Modernos

Fim da Parte 1

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Materiais Modernos [-.--] & [12.3]

• Biomateriais: Características

Biomateriais: Características

– Biomateriais: quaisquer materiais com aplicações biomédicas. • Ex.: obturações dentárias, lentes de contato, entre outros. • Exigências: Biológicas, Químicas e Físicas.

– Exigências Biológicas (Biocompatibilidade):

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• Biomateriais: Características

Biomateriais: Características

– Exigências Químicas:

• Os biomateriais devem ser de grau médico. • Polímeros são biomateriais importantes.

– Exigências Físicas:

• Os biomateriais devem ser criados para um ambiente específico. • Devem ser flexíveis e resistentes a desgastes.

➔_{Ex.: válvula cardíaca.}

✔

Válvulas artificiais de coração devem abrir e fechar de 70 a 80 vezes por minuto.

✔ _{Assumindo uma vida útil de 20 anos para a válvula, isto leva a}

cerca de 750 milhões de ciclos.

✔ _{Uma falha neste tipo de equipamento pode ter consequências}

fatais!

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• Biomateriais: Poliméricos

Biomateriais: Poliméricos

– Grau de Tolerância:

• Depende das substâncias utilizadas. • Especialmente dos grupos atômicos do material.

– Biomateriais Naturais:

• Os organismos são constituídos em grande parte por biopolímeros. • Ex.: Polímeros de açúcares, aminoácidos e nucleotídeos.

✔

Polímeros de açúcares: carboidratos.

✔

Polímeros de aminoácidos: proteínas.

✔ _{Polímeros de nucleotídeos: DNA e RNA.}

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• Biomateriais: Poliméricos

Biomateriais: Poliméricos

– Grau de Tolerância:

• Depende das substâncias utilizadas. • Especialmente dos grupos atômicos do material.

– Estrutura da Proteína:

• O organismo reconhece a proteína com seus diferentes grupos R. • Um polímero sintético geralmente possui 1 ou 2 monômeros.

✔ _{Esta é a principal razão pela qual os sintéticos são identificados}

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• Biomateriais: Aplicações

Biomateriais: Aplicações

– Substituição e reparos de coração:

• São realizadas cerca de 250.000 substituições de válvulas de coração a cada ano (números globais; dados de 2007). • Em cerca de 45 % dos casos se utiliza uma válvula artificial (nos

Estados Unidos).

• A válvula deve ser lisa para evitar a homólise e a adesão e colonização de bactérias.

• Uma malha de Dacron™ recobre a válvula para possibilitar o crescimento de tecido e fixá-la no local.(*)

Válvula cardíaca, desenvolvida no Centro Médico St. Jude

(*)_DraconTM_{= tereftalato de polietileno (marca registrada da Du Pont).}

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• Biomateriais: Aplicações

Biomateriais: Aplicações

– Implantes vasculares:

• Um enxerto vascular é a substituição de um pedaço de um vaso sanguíneo

• O politetrafluoroetileno (-[(CF2CF2)n]-) é utilizado para implantes vasculares menores.

• No caso de artérias, que são vasos de grande diâmetro, utiliza-se o Dacron™.

Implante vascular, a base de DraconTM

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• Biomateriais: Aplicações

Biomateriais: Aplicações

– Tecido artificial:

• A pele artificial, que cresce em laboratório, é utilizada para o tratamento de pacientes com extensa perda de pele.

• O desafio do desenvolvimento da pele artificial é fazer com que as células se alinhem adequadamente.

• Utiliza-se uma armação que mantém as células em contato entre si, possibilitando o seu desenvolvimento.

• A armação mais bem sucedida é o copolímero ácido lático/ácido glicólico (material sujeito a hidrólise).

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• Biomateriais: Aplicações

Biomateriais: Aplicações

– Substituições de bacia:

• Cerca de 200 mil substituições totais de bacia são efetuadas a cada ano (dados de 2007).

• Uma bola metálica, feita com uma liga de cobalto e cromo, é normalmente utilizada nas substituições de bacias. • Esta liga é fixada a uma liga de titânio e cimentada com a

utilização de um polímero termocurado resistente.

• O acetábulo, que acomoda o fêmur, é revestido com uma camada de polietileno.

Componentes de substituição de junta de bacia

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Materiais Modernos [5.13]+[14.22] & [12.4]

• Cerâmicas: Características

Cerâmicas: Características

– Sólidos inorgânicos não-metálicas, cristalinos ou amorfos, quebradiças, menos densas que metais, p.fusão elevados.

• Ex.: vidro (sólido amorfo transparente à base de sílica, SiO2).

– As cerâmicas podem ser constituídas por uma rede covalente e/ou ligadas ionicamente.

• Ex.: alumina (Al2O3), carbeto de silício (SiC), zircônia (ZrO2) e berila (BeO).

– Por quê não são utilizadas em maior escala? • Frágeis e quebradiças; difíceis de fabricar

sem defeitos; alto custo de fabricação.

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• Cerâmicas: Características

Cerâmicas: Características

–Propriedades Térmicas:Propriedades Térmicas: Estáveis em altas temperaturas e condições severas.

–Propriedades Elétricas:Propriedades Elétricas: Podem ser isolantes elétricos (alumina, vidro de sílica SiO2), semicondutores (SiC) e supercondutores (La2CuO4, TiBa2Ca3Cu4O11).

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• Cerâmicas: Características

Cerâmicas: Características

a)A escala Mohs é baseada na habilidade de um material riscar outro mais macio. Ao diamante, o mais duro, atribui-se o valor 10. b)A medida é realizada com base na pressão que o material suporta;

quanto maior o número mais elástico é o material.

c) Quanto maior o coeficiente de expansão térmica maior a variação de tamanho ao se aquecer ou se esfriar o material.

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• Cerâmicas: Processamento

Cerâmicas: Processamento

– Pequenos defeitos desenvolvidos durante o seu processamento torna a cerâmica mais fraca.

• Defeitos: microfissuras não detectáveis e espaços vazios que são mais suscetíveis ao esforço mecânico.

–Sinterização:Sinterização: Processo no qual um pó (∅≈1μm) compactado de material cristalino ou amorfo recebe tratamento térmico.

• A temperatura aplicada é sempre inferior a sua temperatura de fusão do material, mas suficiente para permitir a coalescência. • Este processo cria uma alteração na estrutura microscópica do material, possibilitando a formação de uma peça sólida coerente.

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• Cerâmicas: Processamento

Cerâmicas: Processamento

–Processo Sol-Gel:Processo Sol-Gel: Processo que permite a formação de partículas puras de tamanho uniforme.

• Um procedimento típico começa com a formação de um alcóxido metálico.

• O alcóxido é formado a partir da reação de um metal com um álcool. Ex.:

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• Cerâmicas: Processamento

Cerâmicas: Processamento

• Em uma segunda etapa o álcool é regenerado e um material homogêneo é formado (e não uma mistura óxidos/hidróxidos):

Ti(OCH2CH3)4(sol) + 4 H2O(ℓ) → Ti(OH)4(s) + 4 CH3CH2OH(ℓ) Hidróxido

(Sol)*

Alcóxido

(*)_{Sol = Suspensão de partículas de pequeno diâmetro (1nm-1 μm); também chamado}_colóide_.

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• Cerâmicas: Processamento

Cerâmicas: Processamento

• Em uma terceira etapa o material é aquecido (200-500 °C) para a remição do líquido e condensação do material :

(OH)3Ti-OH + HO-Ti(OH)3(s) → (OH)3Ti-O-Ti(OH)3(s) + H2O(ℓ) Material Condensado

(Gel)*

Hidróxido

(*)_{Gel = Rede tridimensional formada pela condensação de partículas coloidais.}

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• Cerâmicas: Compósitos

Cerâmicas: Compósitos

– Compósitos: dois ou mais materiais combinados para produzir um novo material com propriedades desejadas.

• No caso de compósitos cerâmicoscompósitos cerâmicos objetiva-se a produção de cerâmicas mais resistentes.

• Geralmente de adicionam fibras cerâmicasfibras cerâmicas a um outro material cerâmico.

➔_{Ex.: fibras cerâmicas de carbeto de silício (SiC) adicionadas ao}

vidro de aluminosilicato.

✔

A produção da fibra consiste em um processo de polimerização do SiC com posterior aquecimento para reestruturação:

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• Cerâmicas: Aplicações

Cerâmicas: Aplicações

– Eletrônica.

• Circuitos integrados semicondutores normalmente montados em um substrato cerâmico, geralmente alumina.

– Materiais piezoelétricos.

• Geração de um potencial elétrico devido a estresse mecânico, com aplicação em relógios e geradores ultrassônicos.

Alguns materiais cerâmicos são piezoelétricos, ou seja, criam um potencial elétrico a partir de um esforço mecânico e com isso, são utilizados para controlar frequências em componentes eletroeletrônicos, relógios e geradores de ultrassom.

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• Cerâmicas: Aplicações

Cerâmicas: Aplicações

– Indústria de instrumentos cortantes.

• Ex.: Alumina reforçada com filetes de carbeto de silício usada para cortar e modelar ferro e aço.

– Fabricação de cerâmicas dos ônibus espaciais.

• Material ablativo que mantém a estrutura externa de alumínio abaixo de 180 °C enquanto suportam 1.250 °C!(*)

(*)_{Blindagem ablativa: projetada para derreter e se desgastar quando aquecida.}

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Fim da Parte 2

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• Supercondutores

Supercondutores

(*)

– A supercondutividade consiste na ausência de resistência ao fluxo de corrente elétrica (condutividade perfeita).

➔ _{O comportamento supercondutor se inicia apenas abaixo da}

temperatura crítica de transição da supercondução (Tc).

–Efeito Meissner:Efeito Meissner:

➔ _{Os supercondutores excluem todas as linhas de campo}

magnético no interior do material (diamagnetismo perfeito).

➔ _{Consequência: ímãs permanentes levitam sobre}

supercondutores (e vice-versa) devido a este efeito.

(*)_{Descoberta pelo físico holandês Heike Kamerlingh Onnes em 1911 ao resfriar o mercúrio abaixo de 4 K.}

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MAGLEV MAGLEVs

(Japão: 582 km/h)

• Supercondutores

Supercondutores

–Efeito Meissner:Efeito Meissner:

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• Supercondutores

Supercondutores

–Efeito Josephson:Efeito Josephson:

➔ _{Geração de corrente elétrica através da junção entre dois}

supercondutores separados por uma película isolante.

➔ _{Base para a construção de magnetômetros extremamente}

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• Supercondutores: Exemplos

Supercondutores: Exemplos

Nota: Teb(He) = 4 K (U$ 2,50/L), Teb(N2) = 77 K (U$ 0,05).

Supercondutores cerâmicos de alta temperatura

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• Supercondutores: Exemplos

Supercondutores: Exemplos

Direção Preferencial Direção Preferencial (Condutividade 104_{vezes maior)}

Sentido de Sentido de menor Condutividade menor Condutividade

Problema:

Problema: material reativo, especialmente com água e dióxido de carbono, o que exige proteção contra a exposição à atmosfera.

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• Supercondutores: Aplicações

Supercondutores: Aplicações

– Transmissão da energia elétrica:

• Dispositivos utilizados para a transmissão de energia elétrica (como fios de cobre) dissipam energia na forma de calor.

• A transmissão de energia sem perdas seria possível com a utilização de fios supercondutores.

– Outras aplicações futuras incluem transformadores, dispositivos de armazenamento de energia, redes inteligentes de alta performance, motores elétricos, limitadores de corrente, entre outros.

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• Supercondutores: Aplicações

Supercondutores: Aplicações

– Armazenamento da energia elétrica:

• Dispositivos utilizados para o armazenamento energia elétrica (como pilhas e baterias) possuem tempo de vida muito curto.

• O armazenamento de energia sem perdas seria possível com a utilização de bobinas supercondutoras.

– Este dispositivo consiste de anéis supercondutores que armazenam permanentemente a energia sob a forma de energia magnética através das correntes persistentes que circulam em seu interior.

– Embora existam as condições técnicas para a sua criação, as bobinas supercondutoras ainda não são viáveis economicamente.

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• Supercondutores: Aplicações

Supercondutores: Aplicações

– Transportes mais eficientes:

• O trem MAGLEV supercondutor é um transporte de massa que está sendo desenvolvido no Japão e já está em operação experimental.

• Este trem se desloca sem contato com o trilho e recebe impulsão magnética através da ação de bobinas supercondutoras.

– Alguns estudos revelam o esgotamento dos transportes aéreos, porque estes transportes exigem aeroportos que ocupam áreas extensas nas vizinhanças de grandes cidades.

– O MAGLEV japonês possui velocidade superior a 500 km/h, e com a vantagem da ausência de ruído e poluição.

(O trem se desloca pela impulsão magnética que recebe de bobinas supercondutoras, sem entrar em contato com os trilhos)

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• Supercondutores: Aplicações

Supercondutores: Aplicações

– Exames não invasivos em Medicina:

• Aplicações em pequena escala (menores que 1 μT) e em grande escala (que exigem campos magnéticos superiores a 0,5 T).(*)

• As aplicações em grande escala utilizam bobinas supercondutoras para a obtenção de imagens por ressonância magnética (MRI).

– Biomagnetismo: estudo das atividades biológicas que podem produzir fracos campos magnéticos. Ex.: algumas atividades do coração e do cérebro produzem campos magnéticos da ordem de 1 pT (ou menos).

– O uso de SQUIDs permite detectar campos dessa magnitude, gerados pela circulação de íons presentes no sangue. Ex.: magnetocardiograma (registro da atividade do coração) e magnetoencefalograma (registro da atividade do cérebro).

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• Filmes Finos

Filmes Finos

– Materiais que possuem espessura entre 0,1 μm e 300 μm, usados para recobrir determinados substratos.

– Filmes finos úteis devem possuir:

• Estabilidade química no ambiente em que será utilizado,

• Boa aderência à superfície que recobre (substrato),

• Elevada pureza e/ou composição química controlável,

• Grande uniformidade na espessura,

• Baixa densidade de imperfeições.

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• Filmes Finos

Filmes Finos

– Materiais que possuem espessura entre 0,1 μm e 300 μm, usados para recobrir determinados substratos.

– Possuem aplicações em:

• Microeletrônica (condutores, resistores e condensadores).

• Revestimentos óticos (para reduzir a reflexão de uma lente).

• Revestimentos de proteção de metais (aumento de resistência de ferramentas) e vidros (redução de arranhões e quantidade de luz refletida na superfície de lentes).

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• Filmes Finos: Produção

Filmes Finos: Produção

– Deposição a Vácuo:

• Possibilita vaporizar o material que formará o filme fino sem levar a quebra de ligações químicas.

• O material é colocado em uma câmara e os objetos a serem revestidos em outra.

• A pressão é reduzida (baixa pressão significa baixo ponto de sublimação) enquanto o material é aquecido.

• O material vaporiza e condensa no objeto a ser revestido, que é girado para garantir um revestimento regular.

➔Ex.: MgF

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• Filmes Finos: Produção

Filmes Finos: Produção

– Emissão por Alta Tensão (Sputtering):

• O material usado no filme fino é removido do alvo utilizando-se uma alta voltagem.

• Os átomos se movem através de um gás ionizado em uma câmara e são depositados no substrato.

• Átomos de Ar dentro da câmara são ionizados a Ar+_{, que atingem} o eletrodo negativo e fazem com que um átomo M seja expelido.

• Os átomos M têm uma energia cinética alta e viajam em todos os sentidos, de modo que alguns atingem o substrato e o revestem.

➔_{Ex.: filmes finos de carbono tipo diamante (elevada estabilidade}

química e dureza).

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• Filmes Finos: Produção

Filmes Finos: Produção

– Emissão por Alta Tensão (Sputtering):

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• Filmes Finos: Produção

Filmes Finos: Produção

– Decomposição de Vapor Químico:

• A superfície é revestida com um composto volátil a uma temperatura elevada, abaixo do ponto de fusão do substrato.

• Sobre a superfície, o composto sofre uma reação química para formar um revestimento estável.

➔_Exs.:

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• Filmes Finos: Produção

Filmes Finos: Produção

– Decomposição de Vapor Químico:

• A superfície é revestida com um composto volátil a uma temperatura elevada, abaixo do ponto de fusão do substrato.

• Sobre a superfície, o composto sofre uma reação química para formar um revestimento estável.

➔_Exs.:

Metano (CH4) e hidrogênio (H2, em excesso), sob radiação de micro-ondas intensa, decompõem-se formando um filme fino de diamante!

Vidros à prova de arranhões, ferramentas

de corte que não necessitam ser amoladas... Filme fino de diamante em um nanomaterial

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