Qual a importância da ciência dos materiais na engenharia moderna?

O estudo da grande variedade de materiais existentes na natureza e também dos que são produzidos pelo Homem conduziu à criação da Ciência dos Materiais e da Engenharia dos Materiais, áreas do conhecimento que têm por objectivo estudar e conhecer profundamente os materiais, mediante um exame das relações entre a sua estrutura, as suas propriedades e o seu processamento, de forma a permitir desenvolver produtos que apresentem, nas condições de serviço, um correcto desempenho, com adequada funcionalidade e durabilidade, a um preço que possa ser o justo reflexo da sua qualidade global.

Ao engenheiro de materiais compete estudar a estrutura, propriedades, aplicações e as tecnologias de processamento de todos os materiais atrás referidos, o que exige profundos conhecimentos das ciências básicas, tais como a Química (Inorgânica e Orgânica), Física, Mecânica, Geologia, Bioquímica, Biofísica e, mais recentemente, as Nanotecnologias. Na Figura 3 esquematizam-se estas relações de conhecimentos.

O conjunto desses conhecimentos deve permitir-lhe decidir-se, na fase de projecto, pela selecção de um determinado material (ou materiais) para a execução de um determinado produto, de forma que este satisfaça todos os requisitos de qualidade, para um determinado preço.

Pode afirmar-se, depois do foi atrás descrito, que a história da tecnologia dos materiais é quase tão velha quanto a história da humanidade, e desenvolveu-se, em várias fases, a partir do momento em que os seres humanos começaram a usar ferramentas de caça e de protecção. As tecnologias pré-históricas converteram os recursos naturais em ferramentas simples (primeiro a pedra, a madeira e mais tarde o barro e os metais). Dissemos também que a descoberta e o consequente uso e domínio do fogo foi um ponto chave na evolução tecnológica do Homem, permitindo-lhe um melhor aproveitamento dos alimentos e também o aproveitamento dos recursos naturais que dele necessitam para serem úteis (primeiramente os produtos cerâmicos e depois os metais). Assim, a madeira e o carvão vegetal estão entre os primeiros materiais usados pelo Homem como combustível. Na verdade, as suas primeiras fontes naturais de energia.

O ensino da Engenharia de Materiais em Portugal

Como diz o Eng.º Manuel Amaral Fortes, “A Ciência dos Materiais é uma área científica muito recente: data do final da década de 60, embora tenha antecedentes bem claros na Metalurgia e na Física do Estado Sólido dos anos 30 a 60”(2).

Com efeito, os planos curriculares dos cursos de Engenharia que resultaram da reforma de 1955 (decreto N.º 40378, de 14 de Novembro de 1955) (3) integravam:

• Nas várias especialidades de Engenharia, uma disciplina de Resistência de Materiais e Elementos de Estabilidade;
• Na especialidade de Engenharia Civil, uma disciplina de Materiais e Processos de Construção e uma disciplina de Betão Armado e Pré-esforçado;
• Nas especialidades de Engenharia de Minas, Químico-Industrial e Mecânica, uma disciplina de Metalurgia Geral e Metalografia;
• Na especialidade de Engenharia Químico-Industrial, uma disciplina de Siderurgia.

Sendo então os metais o grupo de materiais de maior importância relativa, não admira, de certo modo, a existência desta estrutura curricular. Contudo, o desenvolvimento dos materiais plásticos e a sua rápida ascensão em importância relativamente aos outros materiais a partir da década de 60, alterou de forma significativa a situação existente.

A similaridade de alguns dos processos de transformação dos materiais plásticos com processos utilizados na transformação dos metais levou a que no curso de Engenharia Mecânica, começassem a ser leccionados conhecimentos sobre matérias plásticas e seus processos de transformação. Daí que não fosse de estranhar, ser a Engenharia Mecânica a formação académica da generalidade dos quadros técnicos da Indústria Portuguesa de Plásticos nas décadas que se seguiram aos anos 60 (4).

A descoberta de novos materiais poliméricos e o desenvolvimento de novas tecnologias obrigou, como não podia deixar de ser, à criação de novas especialidades e, de certo modo, a um reordenamento das áreas de conhecimento.

Com a reforma introduzida peloProf. Veiga Simão, em 1970, a duração dos cursos de Engenharia passa de seis para cinco anos; o curso de Engenharia de Minas, que até 1970 incluía, no 6º ano, as opções de Minas ou de Metalurgia passou, a partir deste ano, a dar origem a duas licenciaturas distintas: a de Engenharia de Minas e a de Engenharia Metalúrgica, a qual veio, mais tarde, a ser designada por Engenharia Metalúrgica e de Materiais (1998) (5).

Mas foi na Faculdade de Ciência e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboaque foi criado, pela primeira vez em Portugal, em 1981, uma licenciatura sobre Engenharia dos Materiais.O curso proporcionava dois ramos opcionais: Física ou Materiais.Mas em 1991 foi criada a Licenciatura em Engenharia dos Materiais (sem ramos opcionais), com a duração de cinco anos(6).

Na Universidade de Aveiroé criado, em 1974, um curso de Engenharia Cerâmica e do Vidro.

Em 1976, na Universidade do Minho é criado um curso de Engenharia dos Polímeros; o curso está direccionado, quase inteiramente, para polímeros plásticos. Na disciplina de Ciência dos Polímeros existe um módulo sobre a “Teoria da elasticidade das Borrachas” e existe também uma disciplina de “Tecnologia dos Elastómeros”(7) (8), procurando-se assim dar uma cobertura mínima aos materiais elastoméricos (borrachas).

Existem também licenciaturas em Engenharia dos Materiais nas Universidades do Minho, de Coimbra e ainda no Instituto Superior Técnico. Na Universidade de Évora, a licenciatura em Engenharia Química proporciona, como uma das áreas de especialização, a Tecnologia de Materiais.

A licenciatura em Engenharia Química da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto oferece seis opções de especialização, nomeadamente uma em Polímeros(9).

Existem licenciaturas em Engenharia Têxtil nas Universidades do Minho e da Beira Interior. A licenciatura em Engenharia Química da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto das seis opções de especialização que oferece, uma é de Química Têxtil(9).

No Instituto Politécnico de Leiria, no curso de Engenharia Mecânica, são leccionadas disciplinas sobre Materiais (Química e Materiais, Tecnologia dos Materiais e Resistência dos Materiais), sobre Processos de Transformação de Plásticos, Projecto de Moldes para Plásticos e sobre Processamento e Mecânica dos Compósitos(8).

Dos diversos tipos de Materiais interessa-nos particularmente a Borracha. Iremos abordar os restantes tipos de Materiais apenas tendo em vista os seus aspectos comparativos com as borrachas, a fim de posicionarmos este material como um Material de Engenharia, descrevendo as suas vantagens e as suas limitações.

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