O Mestrado em Engenharia e Ciência dos Materiais tem duração de 24 meses, compreendendo 24 créditos em disciplinas (14 créditos em obrigatórias e 10 em eletivas), além da dissertação de Mestrado. As disciplinas obrigatórias compreendem: 4 créditos em Metodologia de Pesquisa, 4 créditos em Análise e Caracterização de Materiais e 6 créditos livres que podem ser cursados em Metodologia de Pesquisa, Análise e Caracterização de Materiais, Termodinâmica dos Materiais ou Seminários em Ciência dos Materiais. Créditos excedentes em disciplinas obrigatórias podem ser computados como créditos em disciplinas eletivas.
O exame de proficiência em inglês, direcionado à leitura e compreensão de textos, tem caráter eliminatório e será prestado durante o curso.
Disciplinas Obrigatórias - 14 créditos
Metodologia de Pesquisa
Número de créditos: 4
Ementa: Ética, fraude e plágio. Tipos de pesquisa. Pesquisa bibliográfica. Palavras-chaves para busca científica. Pesquisa em bibliotecas. Bibliotecas no Brasil. Bibliotecas da UCS. Portal de periódicos da Capes. Web of Science (ISI). Scopus. Scielo. Science Direct. Springer. Pubmed. Outras bases. Bancos de teses. Patentes. Normas. Livros. Editoras. CCN - IBICT. Comut. Periódicos de acesso livre. Bases de dados. Bases de dados de acesso livre. NIST. Inmetro. Softwares de acesso livre. Ferramentas do Google. Google scholar. Google books. Gerenciadores de referências. Conceitos e definições sobre revisão da literatura. Revisão sistemática e análise da literatura. Análise cientométrica e bibliométrica e seus softwares. Ferramentas de inteligência artificial para auxiliar na pesquisa.
Número de créditos: 4
Ementa: O pesquisador e a comunicação científica. O conceito de paradigma e as revoluções científicas segundo Kuhn. A revolução copernicana. As etapas do método científico. O falsacionismo popperiano. Pseudociências. Metodologia de expressão de resultados de pesquisa científica e tecnológica. Estrutura e dinâmica de um projeto de pesquisa. Estrutura e dinâmica de um artigo científico. Ética científica, plágio, autoplágio e fraude. Escopo da revista, enquadramento do artigo e público-alvo. Fator de impacto, citações e número H. Trilogia autor/revisor/editor. Cartas ao editor para submissão e respostas a revisores e editores sobre pareceres recebidos.
Análise e Caracterização de Materiais
Número de créditos: 4
Ementa: Técnicas de análise térmica: Introdução e histórico. Análise termogravimétrica (TG) e suas principais variações, análise de gases emanados (EGA), calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise térmica diferencial (DTA), análise térmica simultânea (STA), análise térmica modulada (MTGA e MDSC), análise termo dinâmico-mecânica (DMTA), termodilatometria e análise termomecânica (TMA), condutividade e difusividade térmica (LFA) e análise térmica dielétrica (DETA).
Número de créditos: 4
Ementa: Geração de raios X. Interação da radiação com a matéria. Elementos de cristalografia e bases de dados cristalográficos. Difração de raios X pela matéria condensada (WAXS). Preparação de amostras e definição das condições de análise. Identificação de fases. Análise de Rietveld. Aplicações da técnica de difração de raios X na análise de materiais: análise quantitativa de amostras polifásicas, tamanho de domínio coerente, determinação da cristalinidade de polímeros e análise de filmes finos. Fundamentos de espalhamento de raios X de baixo ângulo (SAXS). Preparação de amostras para SAXS, definição das condições e análise de resultados experimentais, com ênfase na caracterização de macromoléculas, materiais particulados e compósitos.
Número de créditos: 4
Ementa: Radiação eletromagnética, natureza, propagação e interação com a matéria. Fundamentos teóricos das técnicas espectroscópicas de absorção na região do ultravioleta e visível (UV-Vis), infravermelho (FT-IR), absorção atômica (AAS), fluorescência e ressonância magnética nuclear de próton (RMN 1H) e carbono (RMN 13C). Instrumentação. Aplicações quali-quantitativas com ênfase na análise e caracterização de materiais.
Número de créditos: 4
Ementa: Conhecer os princípios físicos e aplicar as principais metodologias empregadas para análise microscópica de materiais. Avaliação e estudo da interação da radiação com a matéria. Estudo das técnicas de microscopia óptica, eletrônica e análise química elementar. Introdução a tecnologia de vácuo. Introdução a microscopia óptica. Princípios de funcionamento do microscópio eletrônico de varredura. Sistema de lentes. Formação da imagem. Interações elétrons-amostra. Processamento e interpretação da imagem. Imagem por elétrons secundários. Imagem por elétrons retroespalhados. Preparação de amostras. Microanálise por dispersão em energia. Radiação contínua. Radiação característica. Características da radiação de raios X. Espectrômetro de dispersão em energia. Análise qualitativa. Análise quantitativa.
Termodinâmica
Número de créditos: 4
Ementa: Fundamentos da termodinâmica. Equações de estado. Potenciais termodinâmicos e relações entre propriedades termodinâmicas. Transição de fases. Diagramas de fases. Equilíbrio químico e diagramas de Ellingham.
Seminários
Número de créditos: 2
Ementa: Seminários sistemáticos que envolvem a discussão e acompanhamento da pesquisa dos mestrandos do Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais. Exposição pelos alunos do programa de temas referentes aos seus projetos de pesquisa, especificamente, das principais etapas em andamento, desde a sua concepção, a revisão narrativa e sistemática da literatura (discussão de artigos científicos), a metodologia, os primeiros resultados e a culminação da pesquisa. Realização de oficinas em que os alunos participantes partilham as suas experiências em diferentes técnicas experimentais, analíticas e numéricas utilizadas na caracterização de materiais. Estabelecimento de relações entre a produção das pesquisas dos diferentes estudantes. Palestras de pesquisadores convidados, orientadores do programa ou externos de instituições nacionais e internacionais, sobre temas atuais vinculados às linhas de pesquisa do programa. A participação dos pesquisadores convidados é integrada ao University Chapter-RS da SBPMat e ocorre a divulgação e participação de público do Brasil e do exterior.
Disciplinas Eletivas - 10 créditos
Número de créditos: 2
Ementa: Fundamentos da metrologia. Expressão da incerteza em medidas. Distribuições estatísticas, amostras, populações, médias. Covariância e correlação. Teste de hipóteses. Análise de regressão por mínimos quadrados. Análise de componentes principais. Planejamento experimental. Planejamento fatorial. Otimização simplex.
Número de créditos: 2
Ementa: Estudo de técnicas/métodos de caracterização e identificação dos polímeros por meio de métodos simples e instrumentais. Avaliação das propriedades térmicas dos polímeros (Calorimetria Exploratória Diferencial; Termogravimetria; Análise Termomecânica; Análise Termodinâmico Mecânico, Deflexão Térmica e Temperatura de Amolecimento VICAT). Determinação da estrutura química e de reações químicas por Espectroscopia na região do Infravermelho e Ressonância magnética nuclear. Estudo das propriedades reológicas (Reometria de Torque, Oscilatória, Rotacional e determinação do Índice de Fluidez). Determinação das Propriedades Mecânicas (Resistência à Tração; Resistência à Flexão; Resistência à Compressão; Resistência ao Rasgamento; Resistência ao Impacto; resistência à abrasão); e Propriedades Físico-químicas (Dureza, Densidade, Solubilidade, Cromatografia, Resistência à Queima e Caracterização Físicas e Químicas) considerando as especificidades de termoplásticos, termorrígidos e dos elastômeros.
Número de créditos: 4
Ementa: Conceitos e classificação de biomateriais, principais mercados de biomateriais, biomateriais metálicos, poliméricos, cerâmicos, compósitos, processos de obtenção de biomateriais, propriedades e aplicações. Técnicas de caracterização de biomateriais. Aplicações de biomateriais e aspectos gerais.
Número de créditos: 4
Ementa: Estudo dos fenômenos e das propriedades dos materiais metálicos, poliméricos e cerâmicos, relacionando-os às suas aplicações, técnicas de análise e questões ambientais. Destacam-se os seguintes assuntos: estrutura atômica e ligação interatômica e intermolecular, a estrutura de sólidos cristalinos, imperfeições em sólidos, difusão, estrutura, propriedades, aplicações e processamento de metais, cerâmicas, polímeros e compósitos, propriedades térmicas e ópticas, questões ambientais na Ciência e Engenharia de Materiais, biomateriais e análise biológica dos materiais, técnicas de caracterização de materiais e tendências na pesquisa e desenvolvimento em materiais.
Número de créditos: 4
Ementa: Gases e dinâmica de átomos/moléculas. Revisão de processos físico-químicos em fase homogênea e heterogênea. Fenômenos de transporte em 3 e 2 dimensões. Cinética de processos físico-químicos. Isotermas de adsorção. Cinética das reações em superfícies. Modelagem de processos acoplados como adsorção/dessorção e difusão. Previsão de propriedades de superfície e interfaces a partir dos fenômenos de adsorção/dessorção e difusão. Uso da técnica de GD-OES para avaliação química de superfícies e interfaces sólido/sólido. Planejamento experimental e medições de esclerometria linear para quantificação da força interfacial de adesão sólido/sólido.
Número de créditos: 4
Ementa: Estudo dos conceitos fundamentais e da classificação de polímeros considerando: a origem, tipos de cadeias, método de obtenção, homopolímeros, copolímeros, formas configuracionais e conformacionais, estrutura molecular no estado sólido, classificação quanto ao comportamento térmico e de desempenho mecânico, massa molar e distribuição de massa molar em polímeros. Conceito de mistura polimérica, compósitos, e dos principais processos de obtenção de termoplásticos e de termorrígidos.
Número de créditos: 4
Ementa: Estudo dos principais tipos de reações de degradação de polímeros, formas de iniciação da degradação, independentes e associadas, sistemas poliméricos multicomponentes e a degradação, resposta dos polímeros em exposição a diferentes ambientes abióticos e bióticos com estudos de biodegradação. Conhecimento das técnicas associadas para monitoramento da degradação de polímeros e da ação de aditivos estabilizantes do processo de degradação. Estudo de casos associados aos temas dos estudantes.
Número de créditos: 4
Ementa: Radiação e matéria. Estados quânticos. Transições eletrônicas e vibracionais (e acoplamentos). Adsorção e emissão de radiação a partir da matéria. Semicondutores e sistemas elétron/buraco. Momento dipolar versus adsorção de radiação. Plasmon de superfície. Potencial de superfície. Teorema da flutuação-dissipação. Triboemissão de radiação: formação de plasma e emissão de raio X. Análise da fotodegradação de moléculas orgânicas no sistema TiO2 + radiação UV como modelo de semicondutor com atividade fotocatalítica heterogênea. Medição do coeficiente de atrito em nanoescala mediante experimentos de microscopia de força de atrito/AFM na presença ou ausência de radiações do espectro UV/Vis. Levantamento dos sistemas materiais com ação antimicrobiana melhorada pela ação da radiação.
Número de créditos: 4
Ementa: Determinação da resistividade elétrica de materiais e sua dependência com a temperatura. Determinação do gap eletrônico de semicondutores por meio de medidas elétricas e por espectroscopia UV/Vis/IV. Caracterização elétrica (em particular, constante dielétrica) e análise de microestrutura por espectroscopia de impedância elétrica. Propriedades ópticas - índice de refração e sua relação com a constante dielétrica. Determinação da constante de força de ligações químicas por espectroscopia Raman e de absorção no infravermelho. Determinação das constantes elásticas por espectroscopia de ressonância de ultrassom. Determinação de propriedades termofísicas (em particular, condutividade e difusividade térmica) dos materiais pela técnica de flash heating. Materiais fluorescentes e fosforescentes - curvas de emissão e decaimento.
Número de créditos: 2
Ementa: Materiais cerâmicos: classificação e características. Ligações químicas. Estrutura cristalina. Estrutura do carbono. Materiais Amorfos. Diagramas de equilíbrio de fases. Processamento de materiais cerâmicos. Conformação de cerâmicas por prensagem, colagem, injeção e outros métodos. Sinterização de cerâmicas. Propriedades mecânicas. Ensaios mecânicos aplicados à caracterização de materiais cerâmicos. Propriedades térmicas e ópticas de cerâmicas.
Número de créditos: 4
Ementa: 1) Introdução a materiais compósitos; 2) Reforços: porque fibras-, principais fibras sintéticas orgânicas e naturais, tecidos e mantas de fibras, fibras curtas, comprimento crítico de fibras; 3) Interface reforço/matriz; 4) Compósitos de matriz polimérica, metálica e cerâmica (PMC, MMC e CMC): introdução, principais matrizes termofixas e termoplásticas para compósitos, pré-impregnados ou prepregs, propriedades e aplicações dos PMC, o mercado dos compósitos, materiais compósitos avançados, compósitos- tendências atuais; 5) Processos de fabricação de compósitos poliméricos; 6) Propriedades mecânicas e tópicos relacionados; 7) Análise de falhas: overview, objetivo, motivação, o que é falha, causas de falha, procedimento de análise, revisão de relatórios (in-service), materiais e métodos de processamento e relatórios de fabricação, análise visual, ensaios não-destrutivos (NDT), verificação de materiais e métodos de processamento, fractografia e análise de superfície, ensaios mecânicos e análise de tensões, estudos de caso; 8) Análise macromecânica de materiais compósitos; 9) Análise macromecânica de laminados.
Número de créditos: 4
Ementa: Estudo de conceitos fundamentais sobre estrutura e comportamento elasto-plástico de metais e ligas. Estabelecimento e compreensão das relações entre os fundamentos da metalurgia da deformação, da mecânica da deformação, dos mecanismos de aumento da resistência e de fluência e de fadiga. Compreensão, produção e discussão de questões sobre resistência teórica dos cristais e sua relação com os defeitos cristalinos, teoria das discordâncias, mecanismos de endurecimento, propriedades elásticas e plásticas e falhas, sob condições de carregamento estático e dinâmico.
Número de créditos: 4
Ementa: Estudo e conceituação fundamental do comportamento reológico de materiais poliméricos, suspensões concentradas e emulsões. Fenômenos não-newtonianos independentes e dependentes do tempo. Equações constitutivas. Viscoelasticidade. Reometria.
Número de créditos: 4
Ementa: Fundamentos da simulação computacional, métodos clássicos e quânticos. Hardware e software para simulação computacional. Técnicas de simulação de materiais usando potenciais parametrizados. Geração das estruturas iniciais e determinação das condições de simulação. Minimização da energia e cálculo de propriedades físicas. Simulação de espectros vibracionais (infravermelho e Raman). Dinâmica molecular e método Monte Carlo. Aplicações a moléculas, sólidos e superfícies. Métodos ab initio ou de primeiros princípios (Hartree-Fock e post-Hartree-Fock) e DFT (Density Functional Theory) e sua aplicação na simulação de sistemas moleculares simples. Fundamentos de mecânica quântica: estados, operadores, notação de Dirac, equações de autovalores. Sistemas simples: oscilador harmônico (solução analítica e numérica), átomo de hidrogênio (solução analítica e solução numérica numa base de funções gaussianas). Otimização da estrutura e cálculo ab initio de propriedades físicas de materiais. Aplicação de métodos ab initio na simulação de moléculas, sólidos e superfícies. Dinâmica molecular de primeiros princípios. Recursos computacionais para análise e representação dos resultados das simulações.
Número de créditos: 2
Ementa: The course begins with a review of Surface Engineering where themes such as technologies for surface modification and treatments, surface protection, tribology, optical, electrical and magnetic properties of thin films and surfaces with biological activity will be shown and discussed. The class then continues on to specific topics covered by magistral seminars.
Número de créditos: 4
Ementa: Conceitos e aplicações da Manufatura Aditiva e Impressão 3D; Vantagens e desvantagens do uso da Impressão 3D no processo de desenvolvimento de produtos; Projeto e modelagem para a Impressão 3D; Transformação de arquivos geométricos na Impressão 3D; Principais processos de Impressão 3D e os materiais mais empregados; Principais áreas de aplicação; Elementos de Suporte para a Impressão 3D; Uso prático de uma máquina de Impressão 3D; Propriedades superficiais e mecânicas das peças impressas. Avaliação da disciplina: desenvolvimento da impressão 3D de uma peça considerando as características do processo de manufatura aditiva.
Número de créditos: 4
Ementa: Estudo de fundamentos sobre Tribologia. Compreensão, identificação e discussão dos mecanismos de atrito, desgaste e lubrificação e do desempenho tribológico de materiais e componentes utilizados em diferentes setores industriais. Aprofundamento das relações entre mecanismos de atrito, desgaste e lubrificação e as propriedades dos materiais, a mecânica de contato e a topografia de superfícies.
Número de créditos: 4
Ementa: O pesquisador e a comunicação científica. A pesquisa e suas classificações. Métodos científicos. As etapas da pesquisa. Como levantar informações para realizar pesquisa- Revisão da literatura via métodos impressos e eletrônicos. Metodologia de expressão de resultados de pesquisa científica e tecnológica. Estrutura e dinâmica de um projeto de pesquisa. Estrutura e dinâmica de um relatório técnico. Estrutura e dinâmica de um artigo científico. Estrutura e dinâmica de um trabalho em forma de resumo (comunicação curta). Estrutura e dinâmica de apresentação escrita de um trabalho em forma de pôster. Estrutura e dinâmica de uma dissertação e/ou tese. Estrutura e dinâmica de um capítulo de livro. Estrutura e dinâmica de uma proposta de registro de patente de produto, método ou processo. Estrutura e dinâmica de comunicação oral de resultados de pesquisa científica e tecnológica: comunicação curta, seminário, apresentação oral da dissertação e/ou tese.
Número de créditos: 2
Ementa: 1 - Introdução às Baterias: Conceitos básicos das baterias e sua importância; Tipos de baterias comumente usadas e suas vantagens/desvantagens.; 2 - Princípios de Funcionamento: Processos de carga e descarga, reações químicas e armazenamento de energia; Capacidade de armazenamento.; 3 - Ciclo de Vida e Degradação: Entendimento do ciclo de vida das baterias e fatores que afetam sua degradação; Estratégias de gerenciamento para prolongar a vida útil das baterias.; 4 - Gerenciamento Térmico: Tecnologias para evitar superaquecimento, e o efeito de fuga térmica; Sistemas de gerenciamento térmico em baterias; Novos materiais e técnicas de design para aumentar a segurança.; 5) Reciclagem e Sustentabilidade.; 6) Avanços recentes em pesquisa e desenvolvimento de baterias.
Número de créditos: 4
Ementa: Estudo da fundamentação teórica das técnicas de ressonância magnética nuclear e espectrometria de massas. Estudo e interpretação espectral das técnicas de RMN unidimensional, multidimensional e multinuclear aplicado a polímeros e os respectivos monômeros e outros materiais. Estudo e interpretação dos espectros de massa de alta resolução na caracterização de polímeros e biopolímeros.
O Doutorado em Engenharia e Ciência dos Materiais tem duração de 48 meses, compreendendo 32 créditos em disciplinas (16 créditos em obrigatórias e 16 créditos em eletivas), além da tese de doutorado. As disciplinas obrigatórias compreendem: 4 créditos em Metodologia de Pesquisa, 4 créditos em Análise e Caracterização de Materiais, 4 créditos em Termodinâmica e 4 créditos livres que podem ser cursados em Metodologia de Pesquisa ou Análise e Caracterização de Materiais ou Seminários Integrados em Engenharia e Ciência dos Materiais.
Créditos excedentes em disciplinas obrigatórias podem ser computados como créditos em disciplinas eletivas.
O exame de proficiência numa língua estrangeira que não seja o inglês, já avaliado no mestrado, direcionado à leitura e compreensão de textos, tem caráter eliminatório e será prestado durante o curso.
Disciplinas Obrigatórias - 16 créditos
Termodinâmica
Número de créditos: 4
Ementa: Fundamentos da termodinâmica. Equações de estado. Potenciais termodinâmicos e relações entre propriedades termodinâmicas. Transição de fases. Diagramas de fases. Equilíbrio químico e diagramas de Ellingham.
Metodologia de Pesquisa
Número de créditos: 4
Ementa: Ética, fraude e plágio. Tipos de pesquisa. Pesquisa bibliográfica. Palavras-chaves para busca científica. Pesquisa em bibliotecas. Bibliotecas no Brasil. Bibliotecas da UCS. Portal de periódicos da Capes. Web of Science (ISI). Scopus. Scielo. Science Direct. Springer. Pubmed. Outras bases. Bancos de teses. Patentes. Normas. Livros. Editoras. CCN - IBICT. Comut. Periódicos de acesso livre. Bases de dados. Bases de dados de acesso livre. NIST. Inmetro. Softwares de acesso livre. Ferramentas do Google. Google scholar. Google books. Gerenciadores de referências. Conceitos e definições sobre revisão da literatura. Revisão sistemática e análise da literatura. Análise cientométrica e bibliométrica e seus softwares. Ferramentas de inteligência artificial para auxiliar na pesquisa.
Número de créditos: 4
Ementa: O pesquisador e a comunicação científica. O conceito de paradigma e as revoluções científicas segundo Kuhn. A revolução copernicana. As etapas do método científico. O falsacionismo popperiano. Pseudociências. Metodologia de expressão de resultados de pesquisa científica e tecnológica. Estrutura e dinâmica de um projeto de pesquisa. Estrutura e dinâmica de um artigo científico. Ética científica, plágio, autoplágio e fraude. Escopo da revista, enquadramento do artigo e público-alvo. Fator de impacto, citações e número H. Trilogia autor/revisor/editor. Cartas ao editor para submissão e respostas a revisores e editores sobre pareceres recebidos.
Análise e Caracterização de Materiais
Número de créditos: 4
Ementa: Técnicas de análise térmica: Introdução e histórico. Análise termogravimétrica (TG) e suas principais variações, análise de gases emanados (EGA), calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise térmica diferencial (DTA), análise térmica simultânea (STA), análise térmica modulada (MTGA e MDSC), análise termo dinâmico-mecânica (DMTA), termodilatometria e análise termomecânica (TMA), condutividade e difusividade térmica (LFA) e análise térmica dielétrica (DETA).
Número de créditos: 4
Ementa: Geração de raios X. Interação da radiação com a matéria. Elementos de cristalografia e bases de dados cristalográficos. Difração de raios X pela matéria condensada (WAXS). Preparação de amostras e definição das condições de análise. Identificação de fases. Análise de Rietveld. Aplicações da técnica de difração de raios X na análise de materiais: análise quantitativa de amostras polifásicas, tamanho de domínio coerente, determinação da cristalinidade de polímeros e análise de filmes finos. Fundamentos de espalhamento de raios X de baixo ângulo (SAXS). Preparação de amostras para SAXS, definição das condições e análise de resultados experimentais, com ênfase na caracterização de macromoléculas, materiais particulados e compósitos.
Número de créditos: 4
Ementa: Radiação eletromagnética, natureza, propagação e interação com a matéria. Fundamentos teóricos das técnicas espectroscópicas de absorção na região do ultravioleta e visível (UV-Vis), infravermelho (FT-IR), absorção atômica (AAS), fluorescência e ressonância magnética nuclear de próton (RMN 1H) e carbono (RMN 13C). Instrumentação. Aplicações quali-quantitativas com ênfase na análise e caracterização de materiais.
Número de créditos: 4
Ementa: Conhecer os princípios físicos e aplicar as principais metodologias empregadas para análise microscópica de materiais. Avaliação e estudo da interação da radiação com a matéria. Estudo das técnicas de microscopia óptica, eletrônica e análise química elementar. Introdução a tecnologia de vácuo. Introdução a microscopia óptica. Princípios de funcionamento do microscópio eletrônico de varredura. Sistema de lentes. Formação da imagem. Interações elétrons-amostra. Processamento e interpretação da imagem. Imagem por elétrons secundários. Imagem por elétrons retroespalhados. Preparação de amostras. Microanálise por dispersão em energia. Radiação contínua. Radiação característica. Características da radiação de raios X. Espectrômetro de dispersão em energia. Análise qualitativa. Análise quantitativa.
Seminários
Número de créditos: 4
Ementa: Seminários sistemáticos que envolvem a discussão e acompanhamento da pesquisa dos doutorandos do Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais. Exposição pelos alunos do programa de temas referentes aos seus projetos de pesquisa, especificamente, das principais etapas em andamento, desde a sua concepção, a revisão narrativa e sistemática da literatura (discussão de artigos científicos), a metodologia, os primeiros resultados e a culminação da pesquisa. Realização de oficinas em que os alunos participantes partilham as suas experiências em diferentes técnicas experimentais, analíticas e numéricas utilizadas na caracterização de materiais. Estabelecimento de relações entre a produção das pesquisas dos diferentes estudantes. Palestras de pesquisadores convidados, orientadores do programa ou externos de instituições nacionais e internacionais, sobre temas atuais vinculados às linhas de pesquisa do programa. A participação dos pesquisadores convidados é integrada ao University Chapter-RS da SBPMat e ocorre a divulgação e participação de público do Brasil e do exterior.
Disciplinas Eletivas - 16 créditos
Número de créditos: 2
Ementa: Fundamentos da metrologia. Expressão da incerteza em medidas. Distribuições estatísticas, amostras, populações, médias. Covariância e correlação. Teste de hipóteses. Análise de regressão por mínimos quadrados. Análise de componentes principais. Planejamento experimental. Planejamento fatorial. Otimização simplex.
Número de créditos: 2
Ementa: Estudo de técnicas/métodos de caracterização e identificação dos polímeros por meio de métodos simples e instrumentais. Avaliação das propriedades térmicas dos polímeros (Calorimetria Exploratória Diferencial; Termogravimetria; Análise Termomecânica; Análise Termodinâmico Mecânico, Deflexão Térmica e Temperatura de Amolecimento VICAT). Determinação da estrutura química e de reações químicas por Espectroscopia na região do Infravermelho e Ressonância magnética nuclear. Estudo das propriedades reológicas (Reometria de Torque, Oscilatória, Rotacional e determinação do Índice de Fluidez). Determinação das Propriedades Mecânicas (Resistência à Tração; Resistência à Flexão; Resistência à Compressão; Resistência ao Rasgamento; Resistência ao Impacto; resistência à abrasão); e Propriedades Físico-químicas (Dureza, Densidade, Solubilidade, Cromatografia, Resistência à Queima e Caracterização Físicas e Químicas) considerando as especificidades de termoplásticos, termorrígidos e dos elastômeros.
Número de créditos: 4
Ementa: Conceitos e classificação de biomateriais, principais mercados de biomateriais, biomateriais metálicos, poliméricos, cerâmicos, compósitos, processos de obtenção de biomateriais, propriedades e aplicações. Técnicas de caracterização de biomateriais. Aplicações de biomateriais e aspectos gerais.
Número de créditos: 4
Ementa: Estudo dos fenômenos e das propriedades dos materiais metálicos, poliméricos e cerâmicos, relacionando-os às suas aplicações, técnicas de análise e questões ambientais. Destacam-se os seguintes assuntos: estrutura atômica e ligação interatômica e intermolecular, a estrutura de sólidos cristalinos, imperfeições em sólidos, difusão, estrutura, propriedades, aplicações e processamento de metais, cerâmicas, polímeros e compósitos, propriedades térmicas e ópticas, questões ambientais na Ciência e Engenharia de Materiais, biomateriais e análise biológica dos materiais, técnicas de caracterização de materiais e tendências na pesquisa e desenvolvimento em materiais.
Número de créditos: 4
Ementa: Gases e dinâmica de átomos/moléculas. Revisão de processos físico-químicos em fase homogênea e heterogênea. Fenômenos de transporte em 3 e 2 dimensões. Cinética de processos físico-químicos. Isotermas de adsorção. Cinética das reações em superfícies. Modelagem de processos acoplados como adsorção/dessorção e difusão. Previsão de propriedades de superfície e interfaces a partir dos fenômenos de adsorção/dessorção e difusão. Uso da técnica de GD-OES para avaliação química de superfícies e interfaces sólido/sólido. Planejamento experimental e medições de esclerometria linear para quantificação da força interfacial de adesão sólido/sólido.
Número de créditos: 4
Ementa: Estudo dos conceitos fundamentais e da classificação de polímeros considerando: a origem, tipos de cadeias, método de obtenção, homopolímeros, copolímeros, formas configuracionais e conformacionais, estrutura molecular no estado sólido, classificação quanto ao comportamento térmico e de desempenho mecânico, massa molar e distribuição de massa molar em polímeros. Conceito de mistura polimérica, compósitos, e dos principais processos de obtenção de termoplásticos e de termorrígidos.
Número de créditos: 4
Ementa: Estudo dos principais tipos de reações de degradação de polímeros, formas de iniciação da degradação, independentes e associadas, sistemas poliméricos multicomponentes e a degradação, resposta dos polímeros em exposição a diferentes ambientes abióticos e bióticos com estudos de biodegradação. Conhecimento das técnicas associadas para monitoramento da degradação de polímeros e da ação de aditivos estabilizantes do processo de degradação. Estudo de casos associados aos temas dos estudantes.
Número de créditos: 4
Ementa: Radiação e matéria. Estados quânticos. Transições eletrônicas e vibracionais (e acoplamentos). Adsorção e emissão de radiação a partir da matéria. Semicondutores e sistemas elétron/buraco. Momento dipolar versus adsorção de radiação. Plasmon de superfície. Potencial de superfície. Teorema da flutuação-dissipação. Triboemissão de radiação: formação de plasma e emissão de raio X. Análise da fotodegradação de moléculas orgânicas no sistema TiO2 + radiação UV como modelo de semicondutor com atividade fotocatalítica heterogênea. Medição do coeficiente de atrito em nanoescala mediante experimentos de microscopia de força de atrito/AFM na presença ou ausência de radiações do espectro UV/Vis. Levantamento dos sistemas materiais com ação antimicrobiana melhorada pela ação da radiação.
Número de créditos: 4
Ementa: Determinação da resistividade elétrica de materiais e sua dependência com a temperatura. Determinação do gap eletrônico de semicondutores por meio de medidas elétricas e por espectroscopia UV/Vis/IV. Caracterização elétrica (em particular, constante dielétrica) e análise de microestrutura por espectroscopia de impedância elétrica. Propriedades ópticas - índice de refração e sua relação com a constante dielétrica. Determinação da constante de força de ligações químicas por espectroscopia Raman e de absorção no infravermelho. Determinação das constantes elásticas por espectroscopia de ressonância de ultrassom. Determinação de propriedades termofísicas (em particular, condutividade e difusividade térmica) dos materiais pela técnica de flash heating. Materiais fluorescentes e fosforescentes - curvas de emissão e decaimento.
Número de créditos: 4
Ementa: Compreender os vários tipos de materiais cerâmicos, suas propriedades e aplicações. Estudar os diferentes métodos de conformação de materiais cerâmicos e vidros. Estabelecer os princípios básicos subjacentes à correlação entre estrutura, microestrutura e propriedades de materiais cerâmicos.
Número de créditos: 4
Ementa: 1) Introdução a materiais compósitos; 2) Reforços: porque fibras?, principais fibras sintéticas orgânicas e naturais, tecidos e mantas de fibras, fibras curtas, comprimento crítico de fibras; 3) Interface reforço/matriz; 4) Compósitos de matriz polimérica, metálica e cerâmica (PMC, MMC e CMC): introdução, principais matrizes termofixas e termoplásticas para compósitos, pré-impregnados ou prepregs, propriedades e aplicações dos PMC, o mercado dos compósitos, materiais compósitos avançados, compósitos- tendências atuais; 5) Processos de fabricação de compósitos poliméricos; 6) Propriedades mecânicas e tópicos relacionados; 7) Análise de falhas: overview, objetivo, motivação, o que é falha, causas de falha, procedimento de análise, revisão de relatórios (in-service), materiais e métodos de processamento e relatórios de fabricação, análise visual, ensaios não-destrutivos (NDT), verificação de materiais e métodos de processamento, fractografia e análise de superfície, ensaios mecânicos e análise de tensões, estudos de caso; 8) Análise macromecânica de materiais compósitos; 9) Análise macromecânica de laminados.
Número de créditos: 4
Ementa: Estudo de conceitos fundamentais sobre estrutura e comportamento elasto-plástico de metais e ligas. Estabelecimento e compreensão das relações entre os fundamentos da metalurgia da deformação, da mecânica da deformação, dos mecanismos de aumento da resistência e de fluência e de fadiga. Compreensão, produção e discussão de questões sobre resistência teórica dos cristais e sua relação com os defeitos cristalinos, teoria das discordâncias, mecanismos de endurecimento, propriedades elásticas e plásticas e falhas, sob condições de carregamento estático e dinâmico.
Número de créditos: 4
Ementa: Estudo e conceituação fundamental do comportamento reológico de materiais poliméricos, suspensões concentradas e emulsões. Fenômenos não-newtonianos independentes e dependentes do tempo. Equações constitutivas. Viscoelasticidade. Reometria.
Número de créditos: 4
Ementa: Fundamentos da simulação computacional, métodos clássicos e quânticos. Hardware e software para simulação computacional. Técnicas de simulação de materiais usando potenciais parametrizados. Geração das estruturas iniciais e determinação das condições de simulação. Minimização da energia e cálculo de propriedades físicas. Simulação de espectros vibracionais (infravermelho e Raman). Dinâmica molecular e método Monte Carlo. Aplicações a moléculas, sólidos e superfícies. Métodos ab initio ou de primeiros princípios (Hartree-Fock e post-Hartree-Fock) e DFT (Density Functional Theory) e sua aplicação na simulação de sistemas moleculares simples. Fundamentos de mecânica quântica: estados, operadores, notação de Dirac, equações de autovalores. Sistemas simples: oscilador harmônico (solução analítica e numérica), átomo de hidrogênio (solução analítica e solução numérica numa base de funções gaussianas). Otimização da estrutura e cálculo ab initio de propriedades físicas de materiais. Aplicação de métodos ab initio na simulação de moléculas, sólidos e superfícies. Dinâmica molecular de primeiros princípios. Recursos computacionais para análise e representação dos resultados das simulações.
Número de créditos: 2
Ementa: The course begins with a review of Surface Engineering where themes such as technologies for surface modification and treatments, surface protection, tribology, optical, electrical and magnetic properties of thin films and surfaces with biological activity will be shown and discussed. The class then continues on to specific topics covered by magistral seminars.
Número de créditos: 4
Ementa: Conceitos e aplicações da Manufatura Aditiva e Impressão 3D; Vantagens e desvantagens do uso da Impressão 3D no processo de desenvolvimento de produtos; Projeto e modelagem para a Impressão 3D; Transformação de arquivos geométricos na Impressão 3D; Principais processos de Impressão 3D e os materiais mais empregados; Principais áreas de aplicação; Elementos de Suporte para a Impressão 3D; Uso prático de uma máquina de Impressão 3D; Propriedades superficiais e mecânicas das peças impressas. Avaliação da disciplina: desenvolvimento da impressão 3D de uma peça considerando as características do processo de manufatura aditiva.
Número de créditos: 4
Ementa: Estudo de fundamentos sobre Tribologia. Compreensão, identificação e discussão dos mecanismos de atrito, desgaste e lubrificação e do desempenho tribológico de materiais e componentes utilizados em diferentes setores industriais. Aprofundamento das relações entre mecanismos de atrito, desgaste e lubrificação e as propriedades dos materiais, a mecânica de contato e a topografia de superfícies.
Número de créditos: 4
Ementa: O pesquisador e a comunicação científica. A pesquisa e suas classificações. Métodos científicos. As etapas da pesquisa. Como levantar informações para realizar pesquisa? Revisão da literatura via métodos impressos e eletrônicos. Metodologia de expressão de resultados de pesquisa científica e tecnológica. Estrutura e dinâmica de um projeto de pesquisa. Estrutura e dinâmica de um relatório técnico. Estrutura e dinâmica de um artigo científico. Estrutura e dinâmica de um trabalho em forma de resumo (comunicação curta). Estrutura e dinâmica de apresentação escrita de um trabalho em forma de pôster. Estrutura e dinâmica de uma dissertação e/ou tese. Estrutura e dinâmica de um capítulo de livro. Estrutura e dinâmica de uma proposta de registro de patente de produto, método ou processo. Estrutura e dinâmica de comunicação oral de resultados de pesquisa científica e tecnológica: comunicação curta, seminário, apresentação oral da dissertação e/ou tese.
Número de créditos: 2
Ementa: 1 - Introdução às Baterias: Conceitos básicos das baterias e sua importância; Tipos de baterias comumente usadas e suas vantagens/desvantagens.; 2 - Princípios de Funcionamento: Processos de carga e descarga, reações químicas e armazenamento de energia; Capacidade de armazenamento.; 3 - Ciclo de Vida e Degradação: Entendimento do ciclo de vida das baterias e fatores que afetam sua degradação; Estratégias de gerenciamento para prolongar a vida útil das baterias.; 4 - Gerenciamento Térmico: Tecnologias para evitar superaquecimento, e o efeito de fuga térmica; Sistemas de gerenciamento térmico em baterias; Novos materiais e técnicas de design para aumentar a segurança.; 5) Reciclagem e Sustentabilidade.; 6) Avanços recentes em pesquisa e desenvolvimento de baterias.
Número de créditos: 4
Ementa: Estudo da fundamentação teórica das técnicas de ressonância magnética nuclear e espectrometria de massas. Estudo e interpretação espectral das técnicas de RMN unidimensional, multidimensional e multinuclear aplicado a polímeros e os respectivos monômeros e outros materiais. Estudo e interpretação dos espectros de massa de alta resolução na caracterização de polímeros e biopolímeros.
