INSTITUTO FEDERAL DE SERGIPE

TRABALHO DE QUÍMICA

NOVOS MATERIAIS NA INDUSTRIA QUÍMICA

ALUNO: Elias Cordeiro da Silva Júnior

TURMA: 3º IQUI-M

Novos Materiais na Indústria Química

A Ciência dos Materiais teve um desenvolvimento histórico bastante acentuado nas recentes décadas, mas seu início ocorreu quando o homem preparou qualquer ferramenta ou utensílio usado para atender suas necessidades de sobrevivência natural.

Classificação de materiais segundo seu desenvolvimento:

1.)       Materiais naturais: são materiais que apresentam-se prontos ou quase prontos para uso na natureza. Exemplos: madeira, couro, ossos, pedras, etc.;

2.)          Materiais desenvolvidos empiricamente: são materiais preparados pela ação humana desde muito tempo. Seu desenvolvimento deve-se à observação e reprodução de alguma ocorrência natural. Exemplos: ligas de ferro, bronze, cerâmicas, vidro, papel e concreto; 3.)          Materiais desenvolvidos com auxilio qualitativo de conhecimentos científicos: são materiais cujas considerações científicas orientaram seus descobrimentos e a interpretação qualitativa de suas propriedades. Exemplos: ligas mais antigas de alumínio, de titânio de magnésio, metal duro, aços inoxidáveis, termoplásticos, termorígidos, elastômeros e fases de ligas de ferro.

4.)       Materiais projetados (novos ou aperfeiçoados): são materiais quase que exclusivamente preparados a partir de conhecimentos científicos e cujas propriedades podem ser quantitativamente previstas. Exemplos: semicondutores, materiais para reatores nucleares, aços de ultra-alta resistência mecânica, materiais compósitos reforçados com fibras, ligas com memória de forma e vidros metálicos.

Seleção de materiais:

            Selecionar um material destinado para certa aplicação é elaborar uma especificação, que determine qual o material mais adequado para a construção do equipamento, considerando-se fatores técnicos e econômicos.

Novos Materiais:

I. Vidro MetálicoCientistas de materiais na Califórnia criaram um novo vidro metálico especial com uma força e tenacidade maiores que qualquer outro material conhecido, usando uma receita que pode levar a um novo método para a fabricação de materiais.O vidro, uma microamálgama feita de paládio, tem uma estrutura química que neutraliza a fragilidade inerente do vidro, mas mantém sua resistência. Ele não é muito denso, e é mais leve que o aço, com peso comparável a de uma liga de alumínio ou titânio.

“Ele provavelmente tem a melhor combinação de resistência e tenacidade já alcançada”, diz Robert O. Ritchie, cientista de materiais do Lawrence Berkeley National Laboratory, um dos autores de um trabalho que descreve o novo vidro. “Ele não é o material mais resistente já criado, mas com certeza é um dos melhores, com uma combinação de resistência e tenacidade.”Para entender isto, é necessário definir a diferença entre resistência e tenacidade. A resistência é quanta força um material pode aguentar até se deformar. Tenacidade é a energia necessária para fraturar ou quebrar algo, e descreve a capacidade de um objeto de absorver energia. Na maioria das vezes, estas duas qualidades são mutuamente exclusivas. “O santo graal é conseguir estas duas propriedades ao mesmo tempo”, diz Ritchie.

II. Plástico capaz de cicatrizar como a pele

Um engenheiro norte-americano, da Universidade do Sul do Mississippi, em Hattiesburg, desenvolveu um material capaz de imitar a pele humana, ou seja, plásticos capaz de "sangrar e cicatrizar quando cortado ou arranhado”.

O material é semelhante ao plástico – um polímero baseado em longas cadeias de átomos de carbono –; no entanto, a essas cadeias, Urban acrescentou pequenos elos moleculares, que se quebram e mudam de forma quando o plástico sofre danos.

Essa alteração promove a mudança de cor, uma mancha vermelha (que imita sangue) se forma em redor da zona afectada e indicado onde existe um problema. A auto-reparação pode ocorrer diversas vezes.

O material é mais amigável do ambiente do que os outros plásticos, uma vez que o processo de produção tem como base a água, em vez de ingredientes tóxicos. No entanto, a grande questão é: Para que serve? Este composto pode servir para substituir materiais que precisam de ser duráveis, mas se desgastam com o tempo, tal como automóveis, aviões, móveis, computadores, entre outros.

III. Mateiral que absorve CO2

Uma equipa de cientistas da Universidade de Nottingham (Reino Unido) criou um material poroso capaz de absorver dióxido de carbono (CO2) da atmosfera. Os investigadores centraram-se numa rede de metal orgânico em forma de colmeia que, explicam em comunicado de imprensa, pode ser considerada uma nova classe de material poroso.

A estrutura do material permite a absorção selectiva de dióxido de carbono: enquanto outros gases como o nitrogénio, o azoto ou o hidrogénio conseguem passar através dele sem probelmas, o CO2 fica retido nos nanoporos do material.

Segundo Martin Schröder, da Escola Universitária de Química, o truque que diferencia as propriedades deste novo material reside na sua “estrutura única”. NOTT-202a tem uma estrutura de colmeia feita de uma série de moléculas ou iões unidos a um átomo metálico central e preenchida com centros metálicos de índio (In). Isto forma uma nova estrutura composta por dois quadros entrelaçados.

A absorção e o armazenamento do CO2 poderá limitar as emissões atmosféricas de carbono provocadas pela actividade humana , assim, ajudar a resolver o problema do aquecimento global.

IV. Óculos de Sol Instantâneos

Um grupo de investigadores da Universidade Aoyama Gakuin do Japão desenvolveu um material que muda quase instantaneamente de azul claro a azul escuro quando se expõe à luz ultravioleta (UVA), e vice-versa. Este novo material fotocrómico poderia ser útil tanto no armazenamento óptico de dados, como em óculos de Sol.

O engenheiro químico Jiro Abe e os seus colegas estudaram desde há mais de uma década as propriedades dos materiais fotocrómicos em relação à sua sensibilidade luminosa, especialmente os derivados de um composto denominado hexaarylbi imidazole (HABI). No seu estado natural, HABI é incolor, mas quando a luz ultravioleta parte uma das uniões na molécula, produz-se uma versão azul escura da mesma. O problema até agora é que a transformação demorava bastantes segundos até ser completa, pelo que a única aplicação comercial era a produção de óculos de sol que se escurecem lentamente.

A través de simulações e experiências de laboratório, tentando a adição de diferentes substâncias, acabaram por encontrar uma, o ciclofano, que ao acrescenta-lo ao HABI faz que o processo se desenvolva completamente em perto de 30 milissegundos. E ainda, ao retirar a fonte de luz ultravioleta, reverte à mesma velocidade, ficando quase instantaneamente incolor outra vez. Para além disto, tal como publicaram no Journal of the American Chemical Society, o complexo é tão estável que podem ser repetidas milhares de vezes estas reacções sem que haja mudanças de funcionamento apreciáveis.

Se é acrescentado a outros materiais, como plexiglas por exemplo, a versão modificada de HABI permitiria fazer óculos de Sol que ficassem escuros instantaneamente com a luz do Sol, e ficassem transparentes novamente com a mesma velocidade ao entrar numa casa. 

Outra possibilidade  para as propriedades de HABI, mesmo que menos evidente para já, é dar vida a uma nova geração de suportes ópticos (dispositivos de armazenagem de dados), na que a cor acesa / apagada poderia substituir à actual capacidade magnética de activação / desactivação dos interruptores. 

V. Rodas de Plástico

Os fãs de automóveis adoram rodas de ligas-leves, muito mais bonitas e esportivas do que as tradicionais rodas de aço, ainda que estas venham disfarçadas pelas suas inseparáveis companheiras, as calotas. Agora, engenheiros alemães estão tentando colocar no mercado uma concorrente que poderá ajudar principalmente os aficcionados pelos carros tunados - as rodas de plástico, que têm a grande vantagem de poderem ser fabricadas nas mais diversas cores e grafismos.

Tecnicamente conhecidas como rodas de compósitos ou rodas de fibra reforçadas, as rodas de plástico para automóveis ainda não foram aprovadas para uso nos carros

produzidos em linha. Antes que isso aconteça, elas deverão passar por uma rigorosa bateria de testes, para comprovar que são fortes o suficiente e que atendem a todas as normas de segurança.

As expectativas são boas. Os primeiros protótipos, já rodaram 250.000 quilômetros de testes e resistiram muito bem - pelo menos nas ruas e estradas européias.

As rodas plásticas são fabricadas a partir de uma matriz de plástico, à qual são acrescentadas as fibras de reforço. É a interação desses dois componentes que dá ao material compósito um conjunto de propriedades que é superior às propriedades de cada um deles em separado. O resultado é uma roda resistente e extremamente leve.

Antes que se possa comprar as rodas de plástico no mercado porém, as autoridades de segurança vão ter que definir um conjunto de normas para sua avaliação. A normatização hoje existente refere-se tão somente às rodas de metal, seja de aço, seja das ligas de metal leve, que incluem principalmente alumínio e magnésio.