Ciências dos Materiais em Bioengenharia

Não aplicável

Nas aulas teóricas são apresentados os conteúdos programáticos da unidade curricular, recorrendo à projeção de slides.

Nas aulas teórico-práticas, o docente orienta o aluno na resolução de um conjunto alargado de exercícios abrangendo todas as componentes do programa curricular. Antecipadamente são disponibilizadas as folhas com os problemas propostos a resolver nas aulas teórico-práticas.

As aulas práticas são de cariz experimental ou de tratamento/interpretação de resultados experimentais. Algumas aulas prático/laboratoriais serão destinadas à aplicação de conceitos, esclarecimento de dúvidas e resolução de alguns exercícios práticos, de modo a estimular o raciocínio e o gosto pelas matérias ministradas.

Com esta unidade curricular pretende-se dotar os estudantes com conhecimentos e competências sobre os princípios fundamentais da Ciência dos Materiais, incluindo o estado da arte do desenvolvimento de biomateriais, particularmente no que concerne às aplicações médicas mais relevantes. Pretende-se, ainda, que os estudantes adquiram um conhecimento profundo sobre os vários tipos de materiais e sua utilização nas áreas farmacêutica e médica. Será sublinhada a relação entre a ciência dos materiais e conceitos fundamentais de química, física, biologia e engenharia.

No final da unidade curricular, os estudantes deverão ser capazes de:
i) identificar os vários tipos de materiais;
ii) selecionar quais os materiais que melhor se adequam a uma dada aplicação;
iii) conhecer o estado da arte em termos de desenvolvimento de biomateriais;
iv) compreender de que modo é que as propriedades dos biomateriais condicionam a interação com o organismo;
v) reconhecer o contributo dos biomateriais para a melhoria de qualidade da vida humana;
vi) tomar consciência do caráter multidisciplinar da área.

I – Introdução à Ciência e Engenharia dos Materiais: Materiais e engenharia; tipos de materiais; tendências futuras na utilização de materiais. 

II – Estrutura dos sólidos: Estrutura eletrónica dos átomos; tipos de ligação atómica e molecular; estruturas cristalinas (CFC, CCC e HC); posições atómicas e células unitárias; polimorfismo ou alotropia; tipos de defeitos; difusão em sólidos. 

III – Propriedades mecânicas dos materiais metálicos: Tensão e deformação; ensaio de tração; ligas metálicas; deformação plástica; fratura. Avaliação do comportamento mecânico de metais por ensaio de tração. 

IV – Diagramas de fases: Sistemas binários; regra da alavanca; reações invariantes. 

V – Materiais cerâmicos: Estruturas cristalinas simples de cerâmicos; comportamento mecânico; materiais biocerâmicos. 

VI – Materiais poliméricos: Polímeros naturais e sintéticos. Reações de polimerização; massa molecular média; grau de polimerização; cristalinidade; termoplásticos; termoendurecíveis; elastómeros (borrachas). Avaliação do comportamento mecânico de polímeros por ensaio de tração.  

VII – Materiais compósitos: Materiais reforçados com fibras e partículas; estruturas em sanduíche. Comparação do comportamento mecânico de compósitos com materiais não reforçados. 

VIII – Biomateriais: Definição; classificação; perspetiva histórica; estado da arte; materiais usados como biomateriais; hidrogéis; sistemas de libertação controlada; biocompatibilidade; bioatividade; biodegradabilidade; aplicações.  

NAO

1. Smith, W. (1998). Princípios de Ciência e Engenharia dos Materiais (3ª edição). Lisboa: Mc Graw-Hill. 

2. Callister, W. (2003). Materials science and engineering: an introduction (6ª edição). NY: John Wiley & Sons. 

3. Park, J. & Lakes, R. (2007). Biomaterials – An Introduction (3ª edição). NY: Springer Science. 

4. Ratner, B.; Hoffmann, A.; Schoen, F. & Lemons, J. (2012). Biomaterials Science: an Introduction to Materials in Medicine (3ª edição). Oxford: Academic Press.

5. Wong, J. & Bronzino, J. (2007). Biomaterials (1st edition). Boca Raton: Taylor & Francis Group.