7.7. Madeira

Embora as células de uma árvore possam ser facilmente observadas num microscópio óptico, o arranjo celulose-lignina se apresenta em dimensões tão reduzidas que só raramente pode ser detectado, mesmo num microscópio eletrônico. Geralmente a quantidade de celulose é o dobro da de lignina. Quanto mais lignina, mais macia e “elástica” será a madeira. A (Figura 7.o.) apresenta uma microestrutura de uma madeira.
Muitos outros sólidos polifásicos cuja matriz é um polímero também apresentam distribuições de fase em escalas submicrométricas ou nanométricas. Quando a escala se aproxima das dimensões moleculares, como acontece quando um agente plastificante (veja Capítulo 5) é adicionado a um polímero, é comum considerar o material como “quase” monofásico. Entretanto, quando uma outra fase é adicionada principalmente para endurecer um polímero, ela está usualmente presente sob a forma de partículas que se distinguem mais nitidamente da matriz. Estas adições de uma segunda fase aos polímeros são chamadas de “cargas”. Podem chegar a 50% do peso do material, e sua distribuição no material é usualmente aleatória. As cargas podem ser praticamente de qualquer tipo, mas as mais eficazes são as que podem formar ligações com as cadeias do polímero. A (Figura 7.p.) apresenta a microestrutura de um polímero. Uma das cargas mais potentes é o negro de fumo (1), utilizado para endurecer a borracha. Aparentemente, se formam fortes ligações entre as cadeias de hidrocarbonetos e grupos ativos na superfície das partículas coloidais de negro-de-carvão, e estas ligações se comportam quase como retículos.
A natureza fibrosa dos polímeros polifásicos possibilitou o surgimento de uma série de materiais sintéticos nos quais as cadeias dos polímeros são substituídas por filamentos mais fortes e nos quais a porosidade – inerente a um material celular como a madeira – é eliminada. Um destes materiais sintéticos é a lã de vidro, um composto de filamentos muito finos de vidro inorgânico ligados a um polímero orgânico. Dependendo das propriedades desejadas, as fibras podem ser alinhadas paralelamente entre si, ou entrelaçadas em espiral (como se fossem parte de uma “célula gigante de madeira”) ou ainda colocadas aleatoriamente. Pesquisa-se já há décadas os chamados “whiskers” (palavra inglesa para denominar os fios do “bigode” dos gatos), que são fibras metálicas ou cerâmicas em matrizes metálicas ou poliméricas. Os materiais compósitos, em que microestruturas são criadas com fins específicos, estão entre os mais destacados campos da Engenharia dos Materiais.
As ligas metálicas polifásicas diferem dos materiais cerâmicos pela natureza da fase matriz. A fase matriz em uma liga é um metal. As fases das ligas podem ser metais puros (se bem que isto seja raro), soluções sólidas de substituição (substitucionais), soluções sólidas intersticiais ou compostos com uma composição química definida. As distribuições destas fases são muito mais sensíveis a tratamento térmico que no caso dos materiais cerâmicos, porque os átomos de metais são muito mais móveis, no estado sólido, que os átomos ligados covalente ou ionicamente. Por esta razão, é difícil caracterizar distribuições de fases, a não ser usando exemplos específicos.

Figura 7.o – Microestrutura de uma madeira pertencente a uma conífera do gênero Picea da família das Pinaceaes (pinheiros).

Figura.7.p – Microestrutura de um polímero.