097004-A Estrutura e Propriedades de Sólidos · 2016. 10. 18. · estrutura com as propriedades...
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097004-A
Estrutura e Propriedades de Sólidos
Prof. Dr. Maycon Motta
Grupo de Supercondutividade e
Magnetismo
São Carlos-SP, Brasil, 2016
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Prof. Dr. Maycon Motta
E-mail: [email protected] Site: www.gsm.ufscar.br/mmotta Moodle (ava): a verificar; • Informações sobre o curso; • Listas e exercícios; • Trabalhos; • Material de Apoio.
Lista de e-mails: Envie um e-mail com o assunto: EPS – 2016.
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Sala no Departamento de Física
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Horário de Atendimento
Terça-Feira
16h - 18h
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Objetivos da disciplina
• Dar as noções básicas das diferentes estruturas de materiais, abordando de maneira fundamental, as características essenciais de metais, polímeros, cerâmicas e compósitos, associando cada estrutura com as propriedades típicas de cada um deles;
• Mostrar os fenômenos físicos da mecânica dos fluidos, oscilações, ondas e termodinâmica elementar, necessários para caracterizar as propriedades dos materiais sólidos;
• Propiciar aos alunos, a oportunidade de desenvolver raciocínio crítico em relação ao conteúdo proposto;
• Fazer com que ao final da disciplina, o aluno tenha pleno conhecimento dos conceitos básicos e teórico-experimentais, que relacionam estrutura cristalina com as propriedades físicas dos materiais.
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Tópicos
• Noções avançadas de ligações químicas em sólidos e aplicações;
• Bandas de energia e suas aplicações em diferentes sólidos;
• Propriedades térmicas e eletrônicas; • Diferentes materiais;
• Semicondutores, cerâmicas, nanoestruturas, supercondutores
e materiais magnéticos;
• Aplicações em dispositivos e sistemas;
• Soluções de problemas reais nesses tópicos.
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Objetivos específicos
o Apresentar aos estudantes a aplicação de conceitos já
vistos em Física do Estado Sólido em diferentes classes
de materiais;
o Discutir alguns modelos avançados que permitem
descrever as propriedades elásticas, térmicas e
elétricas e magnéticas dos sólidos cristalinos;
o Apresentar as tendências atuais no desenvolvimento
de novas tecnologias e novos materiais.
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Mais informações
• CALLISTER JR., W. D.; Materials Science and Engineering - An Introduction, John Wiley & Sons,Inc., New York, 1991;
• KITTEL, C.; Introdução à Física do Estado Sólido, LTC Editora, São Paulo, 2007;
• SMITH, W. F.; Foundations of Materials Science and Engineering, McGraw-Hill,Inc., New York, 1993;
• OMAR, M. A.; Elementary Solid State Physics, Addison-Wesley, Addison Wesley, 1975.
Calendário Previsto Legenda: Outubro: 14, 17, 21, 24, 28, 31 preto: exercícios Novembro: 7, 11, 14, 18, 21, 25, 28 vermelho: aulas Dezembro: 2, 5, 9, 12, 16, 19 amarelo: Semana da Física Janeiro: 2, 6, 9, 13, 16, 20, 23, 27, 30 verde: apresentação/defesa Dezembro: 3, 6, 10, 13, 18 cinza: reposição/problema
Livros recomendados:
1. Ligações químicas, estrutura e bandas de energia: diferentes materiais; 2. Materiais e suas propriedades.
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Avaliação e desenvolvimento da disciplina
Avaliação = 0,5 . Listas/Trabalhos + 0.5 . Monografia/Apresentação
• Listas de exercícios/problemas e Trabalhos: ATENÇÃO: Aceitas SOMENTE nas datas combinadas! • Monografia/Apresentação: Dezembro: apresentação de tópicos específicos e escolha dos temas; Dezembro/Janeiro: proposição de problemas, pesquisa e suas soluções em sistemas baseados em materiais sólidos: 1. Equipes de 03 estudantes (máximo);
2. problemas serão propostos para cada equipe, abordando o conhecimento já adquirido em Materiais, Estado Sólido e outras disciplinas do curso; 3. cada equipe terá 20-40 minutos para apresentar sua abordagem: descrição do problema, importância, aplicação, apelo tecnológico, soluções desenvolvidas, custos, mercado e projeções. Estes dados serão expostos de forma oral e também será apresentada uma monografia (entregue IMEDIATAMENTE antes da apresentação oral);
4. A presença é obrigatória. Caso haja alguma falta injustificada, isso será descontado da nota final do estudante.
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Avaliação e desenvolvimento da disciplina
• Prova Substitutiva: Sobre toda a matéria e poderá ser realizada para substituir a média obtida nas listas de exercícios.
• Avaliação Complementar:
Será composta de uma prova abrangendo todo o conteúdo do curso sendo realizada em data a ser definida. A nota final obtida pelo estudante será usada para computar a nota final.
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Exemplo de exercício da lista de exercícios
Exemplo 1) Os cristais estão entre as estruturas mais simétricas na natureza. Na descrição clássica, os sólidos possuem ordem de longo alcance e periodicidade, que são fundamentais para o entendimento do comportamento dos níveis de energia dos elétrons. Além dos modelos estudados em Física do Estado Sólido, uma aproximação possível para compreender o comportamento dos níveis eletrônicos em sólidos é o modelo de Krönig-Penney. Nesse modelo, os potenciais atômicos são tratados como poços quadrados e finitos. Mostre que esse modelo também resulta na formação das bandas de energia e discuta suas propriedades.
Exemplo 2) Nanotecnologia e nanociência são áreas que vem se expandindo muito nos últimos anos. Um exemplo clássico das mudanças das propriedades em diferentes escalas é o ouro que apresenta ponto de fusão em 1063°C, mas na forma de nanopartículas pode apresentar um ponto de fusão até 500°C menor. Por que há essa enorme diferença?
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Exemplo de um tópico para a monografia
A geração de energia é um tema atual e relevante para a manutenção de nossa sociedade. Uma empresa que atuar no desenvolvimento de células solares que possam ter uma eficiência otimizada a um custo razoável. Há materiais alternativos para isso? É possível melhorar as células de silício atuais?
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Exemplo de um tópico para a monografia
O domínio da agricultura foi um passo muito importante para o desenvolvimento da nossa sociedade. Atualmente, para uma boa colheita, as lavouras necessitam de aspersões regulares de defensivos e fertilizantes. Como sensores de estado sólido podem se aplicados para resolver este problema? Quais os tipos de sensores de estado sólido que podem ser desenvolvidos e como integrá-los?
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Fim da apresentação da disciplina