Da Pedra Lascada aos Nanomateriais richard feynman

Da Pedra Lascada aos Nanomateriais richard feynman

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Da Pedra Lascada aos Nanomateriais

Por que não podemos escrever os 24 volumes inteiros da

Enciclopédia Britânica na cabeça de um alfinete?

Richard P. Feynman

Transcrição de uma conferência dada pelo físico norte-americano

Richard Feynman, ganhador do Nobel de Física em 1985, que anteviu a nanociência em 1959 no encontro da Sociedade Americana de Física.

Introdução

Os primeiros estudos e registros dos costumes das antigas tribos humanas já apontavam a relação de nossa espécie com os materiais, tanto é que vários períodos do progresso humano recebem os nomes de "Idade da Pedra", "Idade do Bronze", "Idade do Ferro" e assim por diante. Nosso ancestral, o homem de Neandertal1, nunca imaginou que ao lascar e polir pedaços de pedra, para criar instrumentos que lhe facilitavam a caça e os trabalhos do dia a dia, estaria alicerçando o primeiro passo de tantas outras gerações que, após a pedra lascada, descobriram materiais que facilitariam a vida do homem moderno.

Com a curiosidade e muitas vezes por acidente o homem foi descobrindo novos materiais, como, por exemplo, a argila, que permitiu a criação de recipientes para armazenar alimentos e facilitar o transporte de objetos, que foi o primeiro impulso para o desenvolvimento das cerâmicas. Milênios depois nossos antepassados descobriram os materiais metálicos, como o ferro, bronze, ouro e prata, que foram, e são até hoje, a base de desenvolvimento de centenas de aplicações que utilizamos em nossa vida. Aproximadamente no ano 5.0 AC, teve-se notícia dos primeiros utensílios a partir de metais e ligas, como o arado, a carroça e as embarcações a vela, que são o início de grandes descobertas. No princípio da era cristã o homem já conhecia sete metais: cobre, prata, chumbo, estanho, ferro, mercúrio e ouro, mas as informações sobre os mesmos e suas possibilidades de aplicação ainda eram muito restritas, pois todos estudos eram essencialmente fruto de muita boa vontade dos alquimistas da época, sendo totalmente empíricos.

Com o avanço do conhecimento e da ciência, os cientistas intensificaram seus estudos e visões sobre os materiais, descobrindo sua natureza utilizando-se de microscópios. Isso possibilitou a identificação de novas propriedades dos materiais, suas limitações e como manipulá-los de maneira a produzir novas variabilidades de aplicações. Foi um grande salto para o homem que então iniciou pesquisas mais profundas e, desta forma, dominou os materiais, suas estruturas, seus arranjos de átomos e como conseqüência seus processos de fabricação e transformação.

O conjunto destes conhecimentos originou a chamada Ciência dos Materiais e em seu desdobramento a Engenharia de Materiais.

1 O que Neandertal ocupou a Europa e o Oriente Médio há aproximadamente 200 mil anos. Entre os principais instrumentos, utilizavam raspadeiras para confeccionar vestimentas, e machadinhas, facas, lanças e laminas, para caça, cirurgia e outras utilidades.

Seja em nossa casa, nosso carro, em nosso aparelho de TV, nos computadores, nas próteses cirúrgicas ou até mesmo em nossas roupas, existem milhares de variedades de materiais presentes em nosso cotidiano. A crescente sofisticação da demanda tornará ainda mais desafiadora a vida dos engenheiros de materiais, que quando associados a equipes de químicos, físicos e biólogos poderão desenvolver um número enorme de novas tecnologias que implicarão diretamente em nossa vida e na geração das empresas do futuro.

Evolução Histórica

Argilas

Idade do Cobre, Bronze e Ferro

Avanço do Conhecimento

Ciência dos Materiais

Engenharia de Materiais

Homem Primitivo Materiais Naturais

Construção Instituto InovaçãoFigura 1

Mas afinal, que ciência é essa?

Material é definido como qualquer substância que pode ser usada em aplicações práticas. O termo Novos Materiais surgiu a partir dos anos 70 tendo como objeto os materiais recém-descobertos ou desenvolvidos. Englobava também aqueles já conhecidos que evoluíram tecnologicamente na fabricação e no uso de suas funções. A Ciência dos Materiais foi a conseqüência direta do domínio das condições otimizadas de controle dos processos de fabricação desenvolvidos ao longo dos anos e do desenvolvimento de equipamentos hoje disponíveis ao uso por parte de engenheiros e pesquisadores.

Para facilitar e tornar mais didático esse estudo, dividimos os materiais em cinco grandes grupos ou classes como são mais comumente chamados na literatura.

Grupos ou Classes de Materiais

Materiais inorgânicos, não metálicos, obtidos geralmente através de tratamento térmico.

Como:

– Cerâmicas estruturais, – Refratários,

– Porcelanas,

–Isolantes,

–Cimento, e

– Concreto

Materiais encontrados na natureza que não passaram por nenhuma transformação industrial. Como:

–Madeira, –Pedras,

–Ossos, e

– Peles de animais.

Materiais Naturais

Substância constituída de moléculas caracterizadas pela repetição múltipla de uma ou mais espécies de átomos ou grupos de átomos.Como:

– Plásticos, – Cristais líquidos, e – Adesivos.

Materiais Cerâmicos

Materiais Metálicos

Materiais formados por átomos dotados de grande número elétrons suficientemente livres para se movimentarem a partir de baixos potenciais elétricos ou térmicos.

Como:

–Ferro e aço, –Ligasde alumínio,

– Ligas nãoferrosas, –Superligas, e

– Compostos intermetálicos.

Polímeros Compósitos

São materiais desenvolvidosa partir da associação de doisoumais materiaisde diferentes classes.

Como:

– Compósitos

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