Ciência e Engenharia de Materiais
|
Os Materiais em Nosso CotidianoOs materiais estão em toda a nossa volta; estão engajados em nossa cultura e presentes em nossa mais ampla existência. Eles têm estado tão intimamente relacionados com a emergência e ascensão do homem, que acabaram por dar nome a Idades da civilização, como a Idade da Pedra, a Idade do Bronze e a Idade do Ferro. Ocorrendo naturalmente ou elaborados pelo homem, os materiais têm se tornado parte integrante de nossas vidas. Eles são, sem dúvida, a substância de trabalho de nossa sociedade; desempenham uma função crucial não somente em nosso desenvolvimento natural de vida, mas, também, no bem-estar e na segurança de nações. Mas, o que são materiais? Como os entendemos, manipulamos e usamos? Materiais são, obviamente, uma parte da matéria do universo; de forma mais específica, são as substâncias cujas propriedades as tornam utilizáveis em estruturas, máquinas, dispositivos, ou produtos consumíveis. Nelas se incluem os metais, as cerâmicas, os polímeros (plásticos), os semicondutores, os supercondutores, os vidros, os dielétricos, as fibras, a madeira, a areia, a pedra e vários conjugados (compósitos). Sua produção e seu processamento visando a obtenção de produtos acabados absorvem alta percentagem dos empregos e contribuem com grande parcela do produto interno bruto de um país. O obrigatório cuidado na proteção ao corpo humano acabou por incluir os alimentos, as drogas, a biomassa, os fertilizantes etc., na classe universal dos materiais, embora ainda perdure a sistemática de seu estudo específico junto às ciências biológicas e de agricultura. Por razões similares, os combustíveis fósseis, a água e o ar, evidentemente inclusos no conceito geral de materiais, são usualmente tratados com mais profundidade em campos particulares de estudo. Os materiais da humanidade podem ser visualizados como que fluindo num vasto ciclo de materiais - um sistema global de transformação regenerativa. Materiais no estado bruto são extraídos da terra por mineração, prospecção, escavação ou colheita. Daí são convertidos em matérias-primas básicas, como lingotes metálicos, cimento, papel, produtos petroquímicos e madeira serrada. Como brutos intermediários, são então transformados em materiais de engenharia, como um fio eletrocondutor, um perfil estrutural de aço, concreto, componentes plásticos e compensados de madeira, atingindo-se assim o produto final que a sociedade requer. Após o seu desempenho a serviço do homem, estes materiais, já como sucata, percorrem um caminho de volta à terra, ou, preferivelmente, se possível e viável, repenetram no ciclo de processamento para uso ulterior. Um aspecto importante implicitamente revelado pelo ciclo dos materiais é a forte interação dos materiais com energia e meio ambiente, mostrando que estes segmentos tem um entrosamento, principalmente agora quando os habitantes deste planeta manifestam o mais profundo interesse pela questão da qualidade de seu espaço vital. A importância desse entrosamento fica clara no seguinte exemplo: O alumínio primário pode ser produzido a partir de minério bruto ou de sucata reciclada. A opção por esta última possibilidade implica no dispêndio de apenas 5% da energia exigida pela primeira, além da menor influência sobre a terra, visto estarem dispensados trabalhos de exploração e prospecção. Conseqüentemente, o ciclo de materiais é um sistema que entrelaça recursos naturais e necessidades humanas. De modo universal, os materiais formam um conectivo de dependência entre nações e economias, não restrita a uma ou a outra particularidade, mas, associada às muitas substâncias da natureza. Portanto, não é surpresa encontrar no desenvolvimento do conhecimento humano uma Ciência e uma Engenharia de Materiais tomando seus lugares em meio a todos os outros campos de investigação e de empenho que visam a ampliação do alcance do homem. Numa formulação simplista, Ciência e Engenharia de Materiais (CEM) é algo concernente com a geração e aplicação do conhecimento que relaciona composição, estrutura e processamento de materiais com suas propriedades e aplicações. A CEM opera como um circuito evolutivo de conhecimento que se estende desde a ciência básica e a pesquisa fundamental, até as necessidades e experiências da sociedade. O conhecimento científico flui num certo sentido; o fluxo contracorrente de informação empírica se intermistura com o primeiro e dessa sinergia coordenada surge a CEM. Se desejarmos realçar a parcela Ciência dos Materiais deste espectro, devemos agir no sentido de entender a natureza dos materiais, estabelecendo teorias ou descrições que relacionem a estrutura com a composição, propriedades e comportamento. A Engenharia de Materiais, por seu turno, sintetizará e empregará, tanto os conhecimentos fundamentais quanto os empíricos, no sentido de desenvolver, preparar, modificar e aplicar os materiais que atendam às exigências. É evidente que a distinção entre Ciência dos Materiais e Engenharia de Materiais depende fundamentalmente do ponto de vista e da ênfase pretendida por quem pretenda distinguí-las; não há uma clara linha de demarcação entre os dois domínios, razão de nossa preferência pelo uso do nome combinado, Ciência e Engenharia de Materiais. A CEM é um empreendimento com propósitos que alcançam desde o micromundo dos átomos e dos elétrons até o gigantesco macromundo material com funções e serviços que apóiem o homem na busca das soluções para os problemas da sociedade. Em seu sentido amplo a CEM é uma multidisciplina que abraça (mas não substitui) algumas disciplinas (por exemplo, metalurgia e cerâmicas) e subdisciplinas (física do estado sólido e química orgânica, por exemplo) e que também se superpõe (no sentido de ter questões comuns) a outras disciplinas de engenharia. Há, por certo, muitos cientistas e engenheiros que são especialistas em materiais - metalurgistas, ceramistas e químicos especializados em polímeros - inteiramente envolvidos com a Ciência e Engenharia de Materiais. Assim sendo, Ciência e Engenharia de Materiais se constituem de um "esqueleto" no qual profissionais de várias disciplinas trabalham criativamente para provar os processos da natureza e, ao mesmo tempo, avançar o seu conhecimento objetivando responder ao conjunto das necessidades humanas. Morris Cohen - Cambridg, Massachusetts, setembro de 1979.
|
