Uma dada aplicação requer um material que seja leve e isolante elétrico. Quais classes de materiais poderiam ser indicadas para esta aplicação?
Passo 1
Beleza, o enunciado pede um material que seja leve e, ao mesmo tempo, isolante elétrico. Isso cai no conteúdo de “classificação de materiais” na Ciência e Engenharia dos Materiais — a gente vai precisar falar das quatro grandes famílias (metais, cerâmicos, polímeros e compósitos) e ver densidade x condutividade elétrica delas.
Passo 2
Antes de escolher, vamos lembrar rapidinho o que é cada classe:
- Metais: geralmente densos (densidade alta) e bons condutores elétricos.
- Cerâmicos: normalmente isolantes elétricos, mas tendem a ser mais pesados e frágeis.
- Polímeros: cadeia orgânica, bem leves (densidade típica ~0,9–1,5 g/cm³) e isolantes elétricos.
- Compósitos: combinação de duas ou mais famílias (por exemplo, matriz polimérica + fibra), podendo ajustar densidade e isolação.
Passo 3
Agora, vamos comparar densidade e condutividade de cada um:
- Metais: densa (>2,5 g/cm³) + condutora → não serve.
- Cerâmicos “tradicionais” (óxidos, carbonetos): isolantes OK, mas densidade costuma ser >2,5 g/cm³ → meio pesado.
- Polímeros: isolantes elétricos, densidade baixa (~1 g/cm³), razoavelmente baratos e fáceis de processar → casam direitinho.
- Compósitos à base de polímero: pegam a leveza do plástico e, se escolhermos reforços leves (fibras de vidro, naturais, espumas), mantêm boa isolação e densidade baixa.
Passo 4
Resumindo a teoria aplicada:
- Queremos baixa densidade (ou seja, classe de materiais cujo ρ seja pequeno).
- Queremos alta resistividade elétrica (isolante).
A família que atende aos dois requisitos de forma natural é a dos polímeros, e, pra “tunarmos” propriedades (mecânicas, térmicas, etc.) sem ganhar muito peso, usamos compósitos de matriz polimérica.
Resposta
As classes mais indicadas são:
- Polímeros (termoplásticos e termoendurecíveis), que são leves e isolantes.
- Compósitos de matriz polimérica (por exemplo, polímero reforçado com fibras leves), que mantêm a leveza e o isolamento, podendo ainda melhorar resistência mecânica e térmica.