ESTUDO SOBRE A GRANADA DE ÍTRIO E ALUMÍNIO

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4. GRANADA DE ÍTRIO E ALUMÍNIO ............................................................................. 06

5. APLICAÇÕES ................................................................................................................... 09

6. CONCLUSÃO .................................................................................................................... 11

7. REFERÊNCIAS ................................................................................................................. 12

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- INTRODUÇÃO

No decorrer do contexto histórico, o ser humano sempre buscou uma melhor qualidade de vida através de estudos e concepções que proporcionassem o referido objetivo, para isso se fez necessário o conhecimento das características (propriedades) dos materiais a serem utilizados em sua tecnologia, a partir dessa necessidade surgiu-se a Ciência dos Materiais, que é todo e qualquer estudo que tem como objetivo compreender as estruturas e propriedades dos diversos materiais existentes.

A Ciência dos Materiais possui uma organização axiomática, podendo apresentar, a priori, a classificação dos materiais como Metais (composto por um ou mais elementos metálicos e, ocasionalmente, elementos não metálicos, que possuem átomos arranjados de maneira organizada e tendo como características serem relativamente densos, resistentes e dúcteis), Cerâmicos (composto por elementos metálicos e não metálicos, como óxidos, nitretos e carbetos, tendo como características serem relativamente rígidos, resistentes e frágeis), Polímeros (compostos por elementos orgânicos quimicamente baseados no carbono, no hidrogênio e outros elementos não metálicos, tendo como características possuir baixas densidades e rigidez e resistência variáveis) e Compósitos (composto por dois ou mais materiais individuais a fim de obter um material com características satisfatórias a sua necessidade).

Dentre os cerâmicos, um grupo que possui boas propriedades mecânicas, térmicas e ópticas é o das granadas, tendo em especial o material Granada de Ítrio e Alumínio (YAG), que possui várias aplicações na forma de compósito em diversas áreas (medicina, odontologia, engenharia mecânica, engenharia elétrica, engenharia aeronáutica, etc.).

O presente texto fará um estudo sobre a Granada de Ítrio Alumínio, buscando observar os seus diversos aspectos, desde a sua estrutura e propriedades até as suas aplicações, dando ênfase ao grupo pertencente (Granadas) e algumas de suas variações, entre elas o caso no qual há a dopagem do Neodímio (elemento pertencente ao grupo de terras-raras), obtendo assim o Nd: YAG (variação essa mais utilizada na indústria) e o compósito cerâmico/óxido Al2O3 – YAG.

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- FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Estrutura Cristalina

No estudo da Ciência dos Materiais, os sólidos são classificados de acordo com a sua organização atômica. Um material é dito cristalino quando possui átomos arranjados de forma repetitiva e periódica ao longo de longos intervalos de distância atômica. Já aqueles materiais no qual não formam essa cristalização são conhecidos como não-cristalinos ou amorfos.

Como consequência da estrutura cristalina dos materiais, os mesmos apresentam algumas propriedades (mecânicas, elétricas, térmicas, magnéticas e ópticas) específicas, ou seja, variando por material.

Propriedades Mecânicas

As propriedades mecânicas dos materiais são estabelecidas a partir do comportamento do material quando sujeito a forças (ou cargas) externas, portanto definem a sua capacidade de resistir ou transmitir esses esforços sem se fraturar ou deformar de forma incontrolada. Algumas propriedades importantes são a resistência, a dureza, a rigidez e a ductilidade.

Propriedades Térmicas

Propriedade térmica é a capacidade de resposta de um material à aplicação de calor. Quando um sólido absorve energia na forma de calor, a sua temperatura e as suas dimensões se alteram. A energia pode ser transportada para regiões mais frias da amostra, se existirem gradientes de temperatura e, por fim, a amostra pode fundir. A capacidade calorífica, a expansão térmica e a condutividade térmica são propriedades que com muita frequência são críticas para a utilização prática de um sólido.

Propriedades Ópticas

Por propriedade óptica é definido a resposta de um material à exposição a uma radiação eletromagnética e, em particular, à luz visível. Em seu estudo são presentes princípios e conceitos básicos relacionados à natureza da radiação eletromagnética e às suas possíveis interações com os materiais sólidos. É observado também os comportamentos ópticos dos materiais diante de suas propriedades de absorção, reflexão e transmissão.

Processo de Fabricação

Para ser possível a utilização de materiais nos diversos contextos é preciso que antes o mesmo seja conformado de forma que atenda às necessidades de sua aplicação, porém os métodos a serem utilizados variam de acordo com o tipo de material a ser trabalhado, já que para diferentes materiais surgem diferentes propriedades. No caso dos materiais cerâmicos, a conformação ocorre através de basicamente três formas:

- Formação de Vidros: No qual o material será aquecido de forma que proporcionará uma massa fluida com grande viscosidade, que possui a possibilidade de adquirir a forma desejada.

- Formação de Partículas: Uma massa pulverizada (ou conjunto de partículas) com algum aglutinante é compactada de forma a adquirir a forma desejada, pela aplicação de pressão, em seguida a mesma é seca e cozida.

- Cimentação: Para a conformação, os cimentos inorgânicos quando misturados à água formam uma pasta capaz de assumir praticamente qualquer forma. O endurecimento é proporcionado através de reações químicas envolvendo as partículas de cimento.

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- GRANADA

Granada