UFJF - Universidade Federal de Juiz de Fora

Plano de Ensino

Disciplina: 212038 - MATERIAIS VÍTREOS

Créditos: 2

Departamento: DEPTO DE QUIMICA /ICE

Ementa Os estados vítreo e amorfo de substâncias inorgânicas. A termodinâmica e o estado vítreo. Aproximações gerais na descrição estrutural dos vidros. Nucleação e crescimento cristalino em vidros. Métodos fundamentais para a investigação da estrutura de sólidos não cristalinos.
Conteúdo 1. Os estados vítreo e amorfo de substâncias inorgânicas: métodos de preparação de sólidos amorfos e vidros: vidros obtidos do material fundido (viros óxidos, vidros de fluoretos, vidros de calcogenetos, vidros metálicos, variação da velocidade de resfriamento em líquidos formadores de vidros); materiais amorfos obtidos em soluções ( procipitação de géis, precipitados amorfos, deposição eletrolítica de filmes amorfos); filmes amorfos obtidos de fases gasosas ( métodos de evaporação térmica em vácuo ¿ deposição química de vapor); transformação de sólidos cristalinos em fases amorfas (processos mecânicos, irradiação, ondas de choque, reações químicas).
2. A termodinâmica e o estado vítreo: O estado vítreo: uma primeira tentativa de classificação. Relações termodinâmicas básicas: as leis fundamentais da termodinâmica clássica e algumas consequências; o critério de evolução termodinâmica, condições de estabilidade e a descrição termodinâmica de estados fora do equilíbrio; fases e transformação de fases. Cristalização, vitrificação e devitrificação de líquidos formadores de vidros. A viscosidade de líquidos formadores de vidros. Propriedades termodinâmicas dos líquidos formadores de vidros. A temperatura de transição vítrea: métodos de determinação; Tg e a expansão térmica, Tg e a capacidade calorífica; Tg e a temperatura de fusão; tendência de formação de vidros; funções termodinâmicas e a transição vítrea, o paradoxo de Kauzmann. Conclusões: a natureza do estado vítreo.
3. Aproximações gerais na descrição estrutural dos vidros: regra de Goldschmidt. Os critérios de Zachariasen para a formação de vidros. A hipótese cristalina de Lebedev para a estrutura vítrea. O modelo de Bernal-Polk. Poliédros de Voronoi, polimerização e agregação.
4. Nucleação e crescimento cristalino em vidros: cinética da nucleação homogênea: teoria clássica da nucleação. Nucleação heterogênea: formas de induzir a cristalização; relações termodinâmicas básicas; a cinética da nucleação heterogênea. Cinética da cristalização geral: a equação de Kolmogorov-Avrami; resultados experimentais; critérios cinéticos para a formação de vidros.
5. Métodos fundamentais para a investigação da estrutura de sólidos não cristalinos: Métodos térmicos (DSC/DTA). Métodos de difração: raios X, nêutrons, elétrons. Espectroscopia Raman e Infravermelho. Espectroscopia de absorção de raios X (EXAFS).
Bibliografia 1. VARSHNEYA, Arun K. Fundamentals of inorganic glasses. Academic Press, 1993.
2. SCHMELZER, Jurn W.P. et al. Glasses and the glass transition. Wiley-VCH, 2011.
3. SHELBY, James E. Introduction to glass science and technology. 2.ed. Royal Society of Chemistry, 2005.
4. GUTZOW, Ivan S.; SCHMELZER, Jurn W.P. The vitreous state: thermodynamics, structure, rheology, and crystallization. Springer, 1995.
Bibliografia (continuação)
Bibliografia complementar
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Pós-Graduação em Química