7. A história dos materiais

Os materiais sofreram, ao longo dos séculos, uma gigantesca evolução. O homem não poderia ter provocado tantas mudanças no mundo sem que os materiais à sua disposição houvessem também se modificado dramaticamente. O que se faz com os novos materiais não seria possível com os que havia antes. Exceto pela madeira maciça, dos materiais que vemos à nossa frente, nenhum existia há 5 mil anos e poucos existiam antes do Império Romano. Em casa ou no escritório, ao olhar em redor, pouquíssimos dos materiais que nos cercam existiam antes do nascimento de pessoas que ainda estão vivas.

Um material novo e melhor para certos usos, no entanto, não necessariamente relega os outros ao desuso. Quando chegam novos materiais, alguns são abandonados, como o bakelite, mas outros permanecem.

Além das propriedades definidas pelos engenheiros e exigida para algumas tarefas, a estética e a nobreza não deixam de contar na escolha dos materiais. Uma tábua de jacarandá não perde o seu encanto. Os mármores e os granitos continuam sendo usados, assim como o fascínio pelo ouro.

Na busca pela performance (que significa propriedades superiores, para responder a cada situação), aumenta duplamente o grau de complexidade envolvido. Aumenta a complexidade do processo produtivo e a proporção de objetos construídos com mais de um material, para atender aos usos desejados.

Cortar uma árvore na floresta é mais simples do que produzir aço, que, por sua vez, é mais simples do que produzir os novos materiais cerâmicos mais duros do que o próprio aço. Mesmo um objeto que mal tem um século, como o automóvel, hoje embarca uma variedade muito maior de materiais.

Ao pensar em materiais, há que considerar as suas origens e a forma de produzi-los. Para a madeira, basta cortar a árvore e deixar secar o tronco. Os metais são o resultado de uma redução em forjas ou fornos. Os plásticos (polímeros) não existem na natureza e são criados a partir de matérias-primas inesperadas, como o petróleo. Os materiais cerâmicos são cada vez mais importantes e surpreendentes. Quem diria, uma faca de cerâmica, o mesmo material do vaso de porcelana que se despedaça, com um mero esbarrão!

Respondendo às necessidades do uso, a escolha depende das propriedades fundamentais dos diferentes materiais: compressão, flexão, cisalhamento, tração, densidade, dureza e condutividade elétrica. Mas há que se considerar também o custo (do material e da usinagem) e sua estabilidade (resistência à degradação, por exemplo, pela ferrugem).

Igualmente, hoje pensamos no seu impacto negativo sobre o meio ambiente.

Qualquer que seja o material, impõe custos para o meio ambiente, na sua extração, produção, uso e descarte. Trata-se do gasto de energia (renovável ou não) requerido para sua extração e produção, e mais o

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Típica moringa andina précolombiana.

na página ao lado: Boneco dos índios Cunas do Panamá.

eventual impacto ambiental negativo da sua aplicação. E finalmente, o custo de dar um fim apropriado ao que deixou de ter função. No extremo, o arsênico e o DDT se revelaram trágicos para o meio ambiente.

Alguns materiais, como a madeira, são renováveis, pois se consumidos podem ser novamente produzidos pela natureza, se as condições forem corretas. Para outros, como o petróleo, o estoque total foi determinado há milhões de anos. Algum dia vai acabar. Além disso, é poluente. No momento em que nos tornamos mais e mais conscientes das agressões ao meio ambiente e dos danos que isso pode causar, devemos ponderar se é uma boa escolha, tendo também em vista seu impacto ambiental.

Ao decidir o que usar, consideramos todas a suas propriedades e sempre buscamos a melhor combinação entre propriedades e custos, diante de alternativas cada vez mais variadas

Os materiais que nos cercam11

Por muitos milênios, toda a tecnologia do homem se valia de pouquíssimos materiais. Na verdade, além de pau, pedra e osso, pouco havia. Talvez uma concha aqui, uma embira ali ou uma pele de animal acolá.

As ferramentas possíveis com paus e pedras são muito limitadas. No entanto, sem os materiais que vieram depois, não há como pensar na construção de melhores ferramentas.

Os primeiros grandes saltos foram a cerâmica queimada e os metais. Foi preciso esperar o decurso de 2 milhões de anos dos hominídeos até que tais avanços fossem conseguidos. De fato, ocorreram pouco antes da era cristã. Ou seja, é tudo muito recente.

A metalurgia surge há pouco mais de 3 mil anos. O vidro só se dissemina durante o Império Romano. O papel é mais antigo, mas não tanto.

Os plásticos começam a aparecer em meados do século XIX. As grandes novidades cerâmicas somente emergem em meados do século XX. Mas desde então multiplica-se rapidamente a variedade de novos materiais.

Repetindo, a pletora de materiais que nos cercam tem menos de dois séculos de história. Só a madeira existe na natureza, pronta ou quase pronta para o uso. Os outros materiais foram construídos pelo homem.

11 Esta seção muito se beneficiou da leitura do livro de Mark Miodownik, Stuff Matters (Boston: Mariner Books, 2015)

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A arte do ofício

Passamos em revista os principais materiais de que dispõe hoje o homem. Foi excluída a pedra, apesar de continuar sendo usada. De fato, não parece que seu consumo haja reduzido. Contudo, pela sua simplicidade, não justifica um tratamento mais longo.

Madeira, nossa amiga de sempre

No momento em que começa a inventar objetos e ferramentas, os primeiros hominídeos encontram pedras e paus à sua frente. Esses são os primeiros materiais com que convivem e até hoje continuam em cena. Como muito se sabe e se falou sobre madeira, o presente texto pode ser breve.

Vale repetir que a madeira é o único material da lista que existe sem a intervenção necessária do homem. Todos os outros foram criados por ele.

Nos climas temperados, as florestas têm pouca variedade. Dez espécies de árvores são usualmente citadas. Lá, um marceneiro provavelmente já trabalhou com todas ou quase todas elas. É quase nada, comparado, por exemplo, com a Amazônia ou a Mata Atlântica.

Entre nós, a variedade de essências é estonteante. Uma pesquisa antiga identificou 300 espécies num só hectare da Amazônia. Tipicamente, um profissional não conhece senão umas poucas espécies. Na verdade, apenas cerca de dez por cento das espécies da Amazônia são comercializadas.

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Cada madeira tem um uso ou conjunto de usos diferentes. Algumas são fáceis de trabalhar, como o mogno ou o cedro. O pinho é fácil de trabalhar e barato, mas é demasiado plebeu. Outras são difíceis, por serem duras e terem as fibras arrevesadas, como o jacarandá ou o Gonçalo Alves. Mas é entre as raras e difíceis que estão as mais belas. Algumas são mais resistentes, prestando-se à construção civil, como o ipê.

Na verdade, a duração de uma peça de madeira depende de muitos fatores, incluindo a espécie considerada. Algumas resistem melhor às agressões do cupim e da podridão, como a candeia ou o pau ferro. Portanto, podem ficar ao ar livre, dispensando maiores cuidados.

Não podemos, contudo, ignorar a influência forte das técnicas construtivas usadas. Madeiras que tocam o solo tornam-se muito mais vulneráveis. Mesmo com as mais resistentes, é apenas uma questão de tempo para que sejam infestadas.

A madeira não teme a água. O que a compromete são as técnicas construtivas que não permitem uma boa drenagem da água e da umidade. Os carpinteiros japoneses do século VII já sabiam disso. Por essa razão, apoiavam os esteios em blocos de pedra acima do nível do solo. Graças a esse cuidado, muitas peças de pinho instaladas nessa época sobrevivem até hoje.

Não foram poucos os países que cortaram mais do que a capacidade de regeneração natural. Em alguns casos, a terra foi desertificada. Em outros, como nos países europeus, foram adotadas políticas enérgicas para reflorestar. Nações como a França têm hoje superávit de lenha e madeira para todos os fins.

No Japão medieval, a construção de templos praticamente esgotou o estoque dos troncos mais longos. Motivada pela falta de árvores seculares, nasceu a sofisticação deste país nos encaixes necessários para usar peças mais curtas. De fato, nenhuma outra sociedade desenvolveu na construção civil igual variedade de encaixes e emendas para madeiras.

O Brasil avançou depressa demais, destruindo quase toda a Mata Atlântica e boa parte da Amazônia. Felizmente, há hoje uma consciência crescente do

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problema e tentativas sérias de reverter a situação. Mas quanto às matas nativas, o jogo está empatado, na melhor das hipóteses.

Diante de uma escassez crescente de boas madeiras, vários caminhos são tomados. O mais óbvio é o reflorestamento, de preferência com essências nativas. Mas essa opção consome tempo, pois são árvores de crescimento muito lento.

Daí o reflorestamento com espécies que crescem rápido. O eucalipto, com suas centenas de variedades, é a mais usada. Vale notar que não faz sentido arrasar uma floresta nativa para plantar eucalipto. Contudo, carecem de base científica as condenações simplistas ao uso dessa espécie nos projetos de reflorestamento.

O pinus eliotis é outra madeira plantada em larga escala. Variedades exóticas também são usadas, particularmente o mogno africano e a teca. Por resistirem melhor às pragas, costumam ser mais vantajosas do que as variedades brasileiras.

Merece nota o avanço brasileiro na engenharia genética do eucalipto. Além dos ganhos na velocidade de crescimento, há tentativas de usar a árvore para a marcenaria. O desafio clássico é que o tronco tem um grau muito elevado de umidade. Por essa razão, o processo de secagem leva à criação de tensões que acabam por rachá-lo, ficando inutilizável. Novas técnicas de secagem permitem controlar o problema, e é de se notar um uso nobre dessa madeira em outros países.

ao lado e página anterior: Detalhes da exposição A Arte do Ofício.

O avanço mais criativo foi o desenvolvimento da variedade Lyptus, voltada para usos em marcenaria. Embora a sua produção ainda seja limitada, parece ser um caminho altamente promissor.

Outro caminho inevitável é usar melhor a madeira cortada. As perdas nas serrarias são um problema subestimado, pouco entendido e mal equacionado. Dados o primitivismo dos operadores e o mau estado das máquinas, as estatísticas de perdas são assustadoras. Esse é um assunto a merecer bem mais atenção.

Uma área em que há avanços é no reaproveitamento das sobras. Peças curtas são coladas umas às outras. Os cavacos viram serragem, que, misturada com cola e comprimida em prensas poderosas, torna-se Eucatex, MDF ou OSB. A limitação desse reaproveitamento é a pequena escala de muitas serrarias, não justificando a construção local das fábricas voltadas para esses subprodutos.

Apesar de haverem dominado o mercado de móveis de cozinha e banheiro, há um certo preconceito contra estes materiais que não passam de serragem ou cavacos colados. Quem trabalha com eles pejorativamente chamado de “caixoteiro”. Mas vejamos um fato curioso.

O que é a madeira maciça? Na verdade, ela é composta de fibras de celulose coladas por uma substância produzida pelas próprias árvores e chamada de lignita. Ou seja, tudo é celulose colada. Na árvore, com uma cola natural. No MDF, com alguma cola desenvolvida pelo homem.

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Facão tradicional gurka, do Nepal. Desenhado para decepar cabeças.

Ao contrário de produtos desse tipo, incluindo o compensado, a madeira maciça está permanentemente sujeita à contração e dilatação, causadas pelas mudanças de umidade do ambiente. Assim, as técnicas construtivas devem permitir esse movimento – o lateral é muito mais acentuado do que na direção das fibras. A não se tomar tais cuidados, rachaduras e empenos são inevitáveis. As primeiras tentativas de exportar móveis brasileiros para países em que há aquecimento dos ambientes durante o inverno resultou em desastre comercial. Ao chegar o inverno, com a secura do ar, os móveis se rachavam. Em boa medida, esse problema está sob controle.

É notável o crescimento dos materiais que substituem ou podem substituir a madeira. Metais perfilados, plásticos de todos os tipos, cerâmicas: a lista não tem fim. Há excelentes razões para evitar um material adorado pelos cupins, irregular, sujeito a empenos e que racha no último retoque de um móvel trabalhosíssimo. Os automóveis, faz tempo, já não usam mais madeira na carroceria. A madeira está saindo também de portas e janelas.

Não obstante, há escassez de madeira, e a pirataria e o contrabando de essências raras não recuam. Maior prova da resiliência econômica desse material é que os preços não caem. Mais de 95% das casas americanas são totalmente armadas em madeira. Alemanha e França constroem edifícios grandes e ousados totalmente feitos de lâminas de madeira coladas.

Há pelo menos duas razões para a madeira não sair de cena. Uma delas é que apresenta uma combinação de preços e propriedades físicas que é difícil obter. A madeira resiste à tração, à compressão e à flexão. Manejada com juízo, é um produto sustentável.

A segunda razão é o charme, a beleza e o status. Não é por acaso que os Roll-Royce ainda exibem madeira no painel de instrumentos. Quem ama concreto? Quem tem paixão por vidro? Quem é enamorado por ferro? Quem tem uma relação afetiva com um semicondutor?

Em contraste, a madeira desperta emoções. É o material que queremos bem perto de nós, em nossas casas. De todos os materiais que são usados para fazer um cabo de faca ou canivete, possivelmente a madeira é a pior escolha. No entanto, quanto mais cara e refinada for a lâmina, maior a probabilidade de que use um cabo de madeira.

Sem ferro barato, nada feito

No museu com vista para o encantador lago de Bled, nos Alpes eslovenos, há uma vitrine que ilustra a raridade do ferro. Em algum momento na Idade Média, pressentindo uma invasão inimiga, uma família enterra os seus objetos mais valiosos. Dessa gente nada se sabe. Contudo, o tesouro é encontrado e descobre-se que tudo não passa de um punhado de pregos, que a família considerava seu bem mais valioso.

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Boneca de prata encontrada em ruínas na beira do Lago Titicaca.

No século XVIII, o início da Revolução Industrial corresponde a uma profunda transformação no processo produtivo do ferro e, depois, do aço. A esses avanços corresponde uma explosão em ferramentas e maquinarias necessárias para produção e usinagem dos metais.

Antes disso, um artesão tinha não mais do que poucos quilogramas de ferro. Eram suas poucas ferramentas e os pregos das suas portas e janelas. Um operário industrial de hoje, além do ferramental que está na fábrica, terá um carro pesando mais de uma tonelada. De fato, hoje o ferro é barato e está por todas as partes, na construção e nos objetos do cotidiano.

O cobre é o primeiro metal a ser usado pelo homem. Otzi, que viveu por volta de 5300 anos atrás, já portava um machado de cobre. Na verdade, o trabalho do cobre precede os avanços na siderurgia, pois ocorre na natureza em estado metálico. Sendo extremamente dúctil, no martelo, é fácil dar-lhe a forma desejada.

Mais adiante, lidando com a queima da cerâmica, o homem descobre que, ao esquentar certas pedras esverdeadas (malaquite), elas viram cobre metálico.

Por ter uma temperatura de fusão relativamente baixa, é com o cobre que nasce a metalurgia. Mas nasce com uma característica que a acompanha por 5 mil anos e inclui todos os metais. A produção nem sempre dá certo, e ninguém entende bem por quê. A arte dos metais avança por tentativa e erro e pelo trabalho nas oficinas. Tudo é meio mágico e totalmente

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Muiraquitã encontrado na fronteira de Costa Rica com Panamá.

incompreensível. É somente no século XX que se passa a entender a química e a física da metalurgia. É fácil explicar o porquê quando consideramos que essa compreensão requer os avanços da física quântica.

Com 300 mil talhadeiras de cobre foram construídas as três grandes pirâmides do Egito. Mas o que faz o cobre fácil de conformar, também o torna pouco apto para ferramentas de corte. A rigor, uma lâmina de cobre fica cega após um único uso.

Outro grande salto é dado quando se descobre que, derretendo o cobre e adicionando algum estanho, obtém-se o bronze, uma liga muito mais dura do que qualquer um dos seus componentes. Com o bronze, fabricam-se machados e martelos bem mais robustos. Como entendemos hoje, ao se mesclarem quaisquer metais, a liga resultante é mais dura. Isso porque, ao se misturarem os átomos de um com o do outro, os deslocamentos ocorridos resultam numa estrutura que resiste melhor a forças externas.

O desenvolvimento do ferro representa um novo salto em dureza e, portanto, eficiência. Mas requer um domínio de processos metalúrgicos mais complexos, pois sua temperatura de fusão é mais elevada do que a do cobre (próxima de 1500 graus). Decorrem 2 mil anos antes que isso aconteça.

As peças de ferro mais antigas foram encontradas no Egito e são de 3500 a.C. Porém, as análises realizadas determinaram ser o metal originário de meteoritos, que caem em poucas quantidades da Terra, a cada ano.

Por volta de 1600 a.C., os hititas, na região da Anatolia, começaram a produzir ferro a partir de minério. Considera-se que, por volta de 1200 a.C., a humanidade tenha entrado na Idade do Ferro. Simultaneamente e em muitas partes do mundo, aparecem sociedades capazes de reduzir os minérios, chegando ao ferro metálico. As nações que dominam sua produção obtêm uma grande superioridade militar, conquistando seus vizinhos.

A produção de ferro e aço, entretanto, permanece muito trabalhosa e, portanto, cara. Dessa forma, todos os avanços que culminam na Revolução Industrial, começando no século XVII, dependem do preço do ferro.

Há várias maneiras de transformar o minério em ferro metálico. A chamada forja catalã e suas variações são uma tecnologia simples e que pode ser reproduzida em qualquer lugar. Em Minas Gerais, no século XIX, havia um bom número de forjas desse tipo produzindo ferro em pequena escala. Tal método precedeu e conviveu por muito tempo com o alto forno, um empreendimento de maior porte e que permitiu grandes ganhos de produtividade. Os chineses já o conheciam há mais de 2 mil anos. Lá pelo fim da Idade Média reaparece em vários lugares da Europa.

Entre nós, apenas em 1900 é iniciada a campanha de um alto forno a carvão vegetal, em Itabirito. Ao contrário de duas outras tentativas efêmeras (Ipanema e Morro do Pilar), essa operação sobrevive até os dias de hoje.

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Como todos os altos fornos usavam carvão vegetal, a expansão da siderurgia inglesa causou o desaparecimento das florestas próximas a ela. O problema era tão sério que, por volta de 1700, a produção de ferro naquele país chegou a diminuir.

O primeiro grande avanço, mais ou menos nessa época, é o uso do coque em vez do carvão vegetal. Sendo abundante e usado para aquecimento domiciliar, permite o primeiro grande salto na produção do ferro. Em meados do século XIX, descobre-se que a injeção de ar quente aumenta consideravelmente o rendimento dos altos fornos (os grandes tubos onde é aquecido o ar chamam-se cowpers). Além desses dois avanços, muitos outros contribuíram para que a produção aumentasse e o custo baixasse. Sem tais avanços, não haveria a Revolução Industrial, como viemos a conhecê-la.

Há séculos, objetos de chapa fina estão presentes nos mercados. Por exemplo, funis, raladores, lanternas, acabamentos para quinas de malas e móveis de trabalho, bem como inúmeros outros apetrechos. Outro uso são rufos e acabamentos de telhado. Na sua fabricação, basta cortar e dobrar. Complementado com o uso da solda branca (liga de estanho e chumbo), obtém-se uma junção fácil, impermeável e relativamente sólida dos componentes.

Dadas as suas docilidade (tecnicamente ductilidade) e facilidade de trabalhar, o cobre vem sendo usado desde o domínio de sua produção, dois ou três milênios antes de Cristo. Com o barateamento das chapas de ferro, a partir da Revolução Industrial, muitos objetos passaram a ser feitos com esse material. Praticamente todos os eletrodomésticos usam chapa de ferro em seus componentes. O mesmo se dá com a lataria dos automóveis.

O grande inimigo da chapa de ferro é a corrosão, no caso, a ferrugem. Daí o esforço para encontrar maneiras de proteger sua superfície, ou seja, torná-la resistente à oxidação. A chamada folha de flandres não passa de uma chapa de ferro recoberta por uma capa finíssima de algum material resistente à oxidação. Ao longo dos anos, esse processo continua evoluindo, seja do ponto de vista da durabilidade do produto, seja da aparência física. A competitividade da chapa de ferro depende dos avanços constantes no seu tratamento de superfície.

Em que pese a importância dos produtos construídos com chapa de ferro, o barateamento do plástico e das técnicas de injeção trazem ao mercado um concorrente formidável para elas. Grande parte do que era feito de lata pode ser feito de plástico, a uma fração do seu custo. Tudo indica que a chapa metálica vai sobreviver, mas tem que compartilhar o mercado com plásticos cada vez mais variados e resistentes.

Em paralelo aos esforços de produzir o ferro, desenrola-se a misteriosa aventura do aço. Ferro e aço? Qual a diferença? No essencial, é a quantidade de carbono que contêm. Se é pouco (1%), estamos diante do ferro batido ou ferro doce. Para ilustrar,

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Imagens da exposição A arte do ofício.

são os vergalhões usados nas construções. É macio e dúctil, mas não permite uma lâmina de corte. Se aumenta o carbono (2% a 3%), é aço, com toda a sua dureza e valentia. Se aumenta mais ainda (4%), é o ferro fundido, duro, mas que trinca com facilidade.

Isso é o que sabemos hoje. Antes, não se entendia nada nem havia clareza quanto a processos e mágicas usados para obter o aço. Percebia-se que a maneira de esfriar o metal tinha algo a ver com suas propriedades físicas. Aquecendo e bruscamente esfriando o aço na água ou no óleo, ele transforma-se num metal cuja dureza podia ser controlada, ainda que não tão bem assim. Esses processos são hoje chamados de têmpera e revenimento.

Ainda assim, era necessário esquentar o bloco de ferro dezenas de vezes e seguir malhando, até que o carbono do carvão se incorporasse ao ferro rubro.

As espadas medievais, mesmo as dos reis, eram afiadas à perfeição, mas em pleno campo de batalha, podiam se partir no meio.

Até o século XX, contudo, ninguém superou as tecnologias japonesas, desenvolvidas nas épocas medievais. A famosa espada dos samurais é uma obra-prima de artesanato, pois consiste num núcleo flexível recoberto na forja por uma fina camada de aço muito duro. De tão competentes, permitiam, de um só golpe, decepar a cabeça do adversário. Reproduzindo a mesma tecnologia, uma espada de luxo leva hoje seis meses para ser produzida. Mas as cópias chinesas invadem o mercado, a preços baixíssimos.

Por causa de um inglês chamado James Bessemer, os processos misteriosos, dominados apenas por certas pessoas, começam a perder terreno no século XIX. Seus experimentos levam-no a injetar oxigênio no ferro líquido, até que seja atingido o teor de carbono desejado. Não era tão fácil assim e decorre quase meio século antes que a fórmula produza resultados previsíveis. Contudo, aumenta a possibilidade de fazer aço bom e barato.

Nos Estados Unidos, Andrew Carnegie, investindo no seu aperfeiçoamento, consegue baixar o custo do aço de 170 dólares a tonelada, em 1867, para 14 dólares, antes do fim do século.

Após a Primeira Grande Guerra, na busca de uma liga de aço melhor, H. Brearley começa a adicionar ao aço tudo que lhe ocorria. Na verdade, os resultados foram pífios. Porém um dia, entrando no laboratório meio escuro, nota que na sucata dos experimentos fracassados havia uma peça que brilhava. Examinando, viu que, ao contrário do resto da pilha, ela não havia enferrujado. Foi ver com que havia misturado o aço e descobriu que era cromo. Como hoje sabemos, há certa proporção de carbono com cromo que impede a ferrugem. Foi a primeira peça de aço inoxidável, uma fórmula que se revelou vencedora. Com sua disseminação, ao comer, desfrutamos o paladar da comida, não o gosto de ferro dos talheres.

A essa longa sequência de avanços corresponde uma expansão nas ferramentas produzidas. Com ferro

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Correia transportadora usada na fabricação de cimento.

e aço baratos, tudo se torna possível e acessível. Muitas fábricas de ferramentas são criadas. Os modelos se multiplicam. Algumas marcas sobrevivem até hoje.

O cimento entra e sai de cena

A história do cimento é bastante curiosa. Teve um espetacular desenvolvimento no Império Romano, porém seu uso praticamente desaparece a partir da Idade Média. Somente no século XIX é que volta a ser usado como um extraordinário material de construção. É bem verdade que tudo regrediu com o esboroamento do Império Romano, mas somente o cimento desaparece de todo, mesmo no Renascimento.

Por que um material tão resistente, versátil e barato passou quase 2 mil anos esquecido? Tanto é robusto que ainda se encontram perfeitamente íntegras lajes de cimento dos tempos romanos.

O mistério se esclarece quando aprendemos que o cimento romano foi um acidente da natureza. Ocorria perto de Nápoles, expelido por erupções vulcânicas poderosas, gerando as temperaturas que derretem as pedras. Para reduzir o cheiro de enxofre que exalava, bastava minerar e misturar com calcário. Com a entropia tecnológica que traz a Idade Média, a técnica foi esquecida.

Até o século XIX, ninguém tinha ideia da química que se passava dentro de um bloco de cimento. Ainda não havia como produzi-lo. De fato, sua produção requer técnicas que estavam além dos níveis atingidos até a Revolução Industrial. Na teoria, é simples. Basta misturar carbonato de cálcio (calcário) moído com algum silicato. Contudo, para completar o processo, essa combinação precisa ser aquecida a 1450 graus.

Com o domínio dos processos térmicos que amadurece na Revolução Industrial, torna-se possível e prático obter as temperaturas necessárias. Com isso, o cimento volta a ser um material de construção de primeira linha.

O resultado é o que chamamos de cimento Portland, um material bastante peculiar. Somente no século XX começamos a entender a sua química. Ao verter água sobre ele, fenômenos curiosos começam a acontecer. A água é sugada pelo cimento e se combina com ele, convertendo-se a mistura em uma gelatina. A água torna-se parte do cimento, ao mesmo tempo que o torna impermeável.

Essa reação química produz uma espécie de ouriço, cheio de tentáculos. Em seguida, esses tentáculos se enredam um nos outros, tornando-se a gelatina mais sólida. Ao cabo de algumas horas, já é uma substância dura, embora leve cerca de um ano para completar-se a cura.

Foi logo percebido que esse material tem uma extraordinária capacidade de resistir à compressão. Portanto, é a matéria-prima ideal para fundações de casas e edifícios. Mesclado com brita, o cimento vira concreto, também um material imbatível.

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da esquerda para a direita: Baixo-relevo inspirado no Modulor em parede de concreto do edifício do bairro Firminy em Marselha, França.

Le Corbusier. Desenho Modulor estabelecendo as relações entre o corpo humano e a arquitetura. Fundação Le Corbusier, Paris.

na página ao lado: Le Corbusier. Desenho Modulor em nanquim e gouache, 1950. Fundação Le Corbusier, Paris.

Contudo, viu-se também que não resiste a qualquer outro tipo de esforço. Por exemplo, uma coluna inclinada esboroa com facilidade. Diante de suas fraquezas, continuou sendo não mais do que alicerce para as construções. Até que entra em cena Joseph Mounier, um florista francês. Além das flores, fabricava os vasos em que eram vendidas. Usava cerâmica para as suas criações. Porém, além de ser um material bem mais caro, era muito frágil. Resolve então tentar o cimento. Inevitavelmente, encontra os mesmos problemas: os vasos se espatifavam. Vem então a intuição de gênio. Como lidava sempre com arame, para enrijecer o caule das suas flores, pensou em fazer uma gaiola deste material. Em volta dela verteria o cimento? Fez um vaso de planta de concreto armado. Deu certo.

Estava completo o ciclo. Cimento com brita vira concreto. E com arames dentro, vira concreto armado. Os avanços ousados da arquitetura moderna logo passaram a se valer desse material para construir vigas, curvas, volutas, marquises e tudo o mais. A imaginação do arquiteto era o limite. O que saía das pranchetas virava edifício. Corbusier e Niemeyer foram os arautos desse uso inovador do concreto armado.

No museu do Olho, em Curitiba, vemos a sua ode às curvas: “O que me atrai é a curva livre e sensual. A curva que encontro nas montanhas do meu país, no curso sinuoso dos rios, nas nuvens do céu, no corpo da mulher amada.” E com concreto as curvas tornam-se possíveis.

Antes dos terremotos estéticos da arquitetura moderna, a aparência do concreto era vista de forma muito negativa. Que arquiteto se permitiria mostrar uma superfície cinza e sem brilho? Ótimo para dar estrutura à obra, mas era mister escondêlo com materiais atraentes, como o mármore ou a cerâmica.

Em oposição, as justificativas filosóficas e estéticas da arquitetura moderna mandam mostrar os materiais construtivos. Pregavam os líderes: se usamos algum material, não devemos escondê-lo. Assim, o concreto começa a aparecer discretamente em alguns pontos da obra. Chega um momento em que os ícones do movimento, como Mies Van Der Rohe, criam edifícios em que o concreto é totalmente aparente. Aí está Brasília para ilustrar as novas estéticas.

Até hoje, o concreto armado é insuperável como material construtivo. Baixo custo, total liberdade de criação e vida longa. Até barcos já foram construídos com concreto armado. Talvez não seja o melhor uso, mas não afundaram.

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Operários egípcios soprando vidro.

Fábrica de vidro da Revolução Industrial (Inglaterra).

na página ao lado: Fabricação de objetos de vidro soprado.

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O vidro, de tão discreto, é transparente

É bem verdade que antes do Império Romano já se conhecia o vidro, mas ele era de péssima qualidade e mais opaco do que transparente. Foi a grande onda de globalização promovida pelo Império Romano que permitiu a escala necessária para a criação de fábricas de vidro.

A matéria-prima do vidro é a sílica, ou seja, areia, um dos materiais mais abundantes na face da Terra, ao contrário do ouro e das pedras preciosa. Ao microscópio podemos ver que é composta de minúsculos cristais de quartzito, portanto não passa de rocha desintegrada.

A metamorfose da areia num cristal ou num tubo de ensaio foi o resultado de uma longa e árdua história. Em tese, basta esquentar a areia até que se transforme no vidro que conhecemos. É simples.

O calor gerado pelos raios que atingem a areia do deserto funde a areia e gera bastões irregulares de vidro chamados de fulgurite, que não tem serventia prática.

O principal problema na fabricação é a temperatura de fusão da sílica (1200 graus), muito acima da competência exibida pela tecnologia da era romana.

Finalmente, descobre-se que, adicionando carbonato de sódio, é possível derreter a areia com uma temperatura mais branda, além de dar transparência ao vidro. Inicialmente, era produzido com a cinza de plantas queimadas. Depois, como uma transformação química do sal de cozinha. Era tudo que se precisava para o desenvolvimento do vidro.

Inicialmente, o vidro era fundido em moldes, como se fazia com o chumbo. Mas como não fluía bem, o produto era muito rudimentar. Na mesma Itália, descobre-se que, com um pedaço de ferro, é possível pescar um naco de vidro derretido. Com muito jeito, pode-se fazer com que tome as formas desejadas. Igualmente, se for um tubo, é possível soprar, criando peças ocas, como garrafas, copos etc. Muitos turistas em Veneza visitam oficinas de soprar vidro que utilizam uma tecnologia não muito distante daquela usada no Império Romano.

Descobriu-se também que era possível derramar o vidro derretido numa forma plana. Dessa forma, ele liso embaixo, pois era perfeitamente plano o seu fundo. E ficava liso em cima, pela ação da mesma gravidade que faz perfeitamente plana a água numa bacia. Assim se inventa o vidro plano e transparente, cujos usos são quase infinitos.

As casas que precederam a invenção das vidraças permaneciam escuras ou sob chuva e frio, além de não terem janelas. O vidro resolve brilhantemente todos esses problemas de uma vez só. A janela equipada com um painel de vidro é um grande avanço na construção civil.

De início, a capacidade de produzir painéis de vidro de certo tamanho era muito limitada. Para aumentar a área envidraçada, era necessário emendar vários pedaços de vidro usando caixilhos de chumbo. Mas essa dificuldade foi aos poucos superada.

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Operários fabricam placas de vidro.

Fabricação de um vaso de Murano, Itália.

na página ao lado: Preparação de um jarro em vidro soprado.

Se as casas eram escuras, o que dizer de templos e catedrais? A solução óbvia era o vidro. Nesse momento, começam a entrar nas construções religiosas as preocupações estéticas. Os avanços na produção de vidros coloridos abrem as portas para os vitrais, cada vez mais trabalhados e lindos. Quem não viu reproduções dos que estão na Catedral de Chartres, na França?

De uma forma ou de outra, as janelas de vidro vieram para ficar. Mas no século XX, com a possibilidade de fabricar grandes painéis de vidro, a transparência passa a ser um elemento estratégico da arquitetura. O “fora de casa” vira “dentro de casa”, ao se usarem grandes vidraças.

Mies van der Hoe lança a moda das paredes totalmente de vidro. O material se metamorfoseia numa solução estética em si mesmo. Contudo, países de clima tropical, como o Brasil, imitam essa moda das enormes vidraças. O resultado é o grande desconforto térmico dos moradores, pois as casas viram estufas. Para remediar o calor, instalam-se os aparelhos de ar-condicionado, recuperando o conforto, à custa de contas de eletricidade infladas.

Copos e taças de vidro trazem uma nova experiência gustativa. Além disso, permitem examinar a bebida que está a ponto de ser ingerida. Apenas isso faz aumentar as exigências de higiene e qualidade do produto. Acredita-se que tomar vinho em taças de vidro trouxe um novo padrão de expectativas dos consumidores.

Ainda mais dramática foi a invenção da garrafa. O vinho, sem contato com o ar, tem uma vida que pode se alongar por muitos anos. Porém, logo que começa a ser servido do tonel, não há como evitar o ar que o substitui. Portanto, ainda que o primeiro gole possa ser maravilhoso, começa a oxidação e a perda de qualidade. Diante disso, são poucos os incentivos para preparar um vinho que, apenas nos primeiros goles, seja de excelente qualidade.

A invenção da garrafa muda tudo, pois o vinho passa a ser armazenado por alguns poucos dias, tempo insuficiente para a oxidação. Essa novidade dá um impulso incalculável na produção de bons vinhos. Ulisses, na sua Odisseia, comenta a qualidade

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Com o passar do tempo, descobriu-se que componentes nobres como o chumbo e o bário transferiam ao vidro um aprimoramento na qualidade. Surge então o vidro conhecido como “cristal”.

na página ao lado: A madeira tornou-se a principal matéria-prima para a fabricação do papel, graças a invenção do triturador. Com o uso de máquinas aumentou a velocidade de produção de papel.

dos vinhos desse ou daquele rei de quem foi conviva. Mas é razoável imaginar que se estivesse habituado os vinhos, hoje comuns e correntes em supermercados, não teria a mesma opinião sobre os que provou.

Nos últimos dois milênios, todas as comparações mostram a dianteira da China em matéria de inovações, pelo menos até o Renascimento. Mas há um aspecto em que a superioridade do Ocidente teve um impacto devastador. Embora conhecesse os processos de sua fabricação, a China praticamente não usou o vidro.

Conveniências à parte, sem o vidro não há telescópios nem microscópios. Todo o desenvolvimento científico que depende de ver mais longe ou mais perto ficou profundamente prejudicado pela ausência desses dois instrumentos. A astronomia e o estudo das bactérias que corroem nossa saúde não têm como avançar.

A transparência do vidro permite um ganho espantoso de conveniência nos laboratórios de química. Como saber a cor do líquido que está dentro de um tubo de ensaio feito de cerâmica? Como examinar um líquido num Becker de latão? Está turvo ou transparente?

O vidro, plebeu como o conhecemos, não parou de evoluir. No lado artístico, transforma-se em lustres, taças e muitos outros objetos de beleza fulgurante. Para ganhar status, muda de nome, vira cristal. Mas é apenas um processo mais refinado de fabricação do mesmo e velho vidro.

No século XX, começa outro ciclo de avanços na fabricação do vidro. No Pyrex, a adição de óxido de boro controla as tensões internas do vidro. Isso impede que um aumento de temperatura desequilibre a estrutura molecular do objeto, levando à sua fratura. Isso nos permite assistir ao frango sendo assado no forno e a cozinhar em recipientes de vidro.

Ao se quebrar uma vidraça, produz-se um sem-número de guilhotinas, prontas para ferir ou decapitar quem estiver próximo. O chamado “vidro temperado” multiplica as fraturas resultantes. Como resultado, em vez de lâminas pesadas e cortantes, vira tudo uma infinidade de pequenos estilhaços. São capazes de arranhar ou esfolar, mas não representam o mesmo perigo de antes.

Ao intercalar ao vidro películas de plástico, aumenta a sua resistência. Conforme o arranjo escolhido, torna-se um material à prova de bala de diferentes calibres. Em anos recentes, desenvolvemse películas e outros revestimentos que bloqueiam a irradiação de calor através do vidro.

Antes de mudar de assunto, vale a pena mencionar um primo do vidro, de excepcional importância. É o parente ilustre da família. Apesar de muito pequeno, mudou nossas vidas. Trata-se do semicondutor. Incluímos aqui, junto com o vidro, pois tal como ele não passa de uma manifestação do silício. Onde está a eletrônica – e está por todas as partes – estará também um transistor construído com um semicondutor de silício.

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O papel: plebeu e fundamental

Ainda mais plebeu que o vidro, pouca atenção damos ao papel, que, de tão essencial, passa despercebido.

Sua origem está na China, sendo considerado uma das quatro grandes invenções daquele país. Lá pelo século III começou a ser usado para a escrita. No século VI, encontra um uso menos nobre mas não menos conveniente: papel higiênico.

No fundo, o papel não passa muito de rapas de celulose moídas até que virem fibras microscópicas. Misturadas com a água, produzem uma papa que é depositada em superfícies planas, para que seque. Não é muito diferente disso o que fazem as gigantescas fábricas de papel dos dias de hoje.

A fonte principal de celulose é a madeira. De fato, é com ela que a natureza constrói o tronco das árvores. Essa celulose permite que as árvores fiquem de pé, por estarem as suas fibras coladas umas às outras. A cola que realiza tal proeza e á lignita.

Até aqui, vamos bem. Mas para produzir papel com esta celulose é necessário retirar dela a cola, a lignita. Esse é o problema maior. A solução tradicional é moer a madeira numa granulação bem fina, misturar com água e ferver longamente após adicionar substâncias capazes de ajudar no processo. Esses procedimentos se mecanizam, tornam-se mais complicados e eficientes, não parando de avançar.

O papel chega ao Ocidente pelo mundo islâmico, onde se havia disseminado a partir do século VIII. Seu uso mais nobre durante a Idade Média era como registro escrito de informações.

Um avanço importante na época é a transição do rolo de papel para o livro. Isso permite usar os dois lados, em vez de um único. Além disso, dá acesso imediato a qualquer trecho da obra, obra. Com os rolos de papel, é difícil saltar de um lugar para o outro.

Uma característica notável do papel é combinar baixo preço com grande capacidade de estocagem.

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Fabricação de papel. In: Encyclopédie de Diderot et d’Alembert, 1751-66.

qr code: Com Gutenberg, cada caractere tipográfico metálico era cuidadosamente alinhado em uma caixa. Mais adiante, com o linotipo, ao apertar teclas, o chumbo fundido se transforma em letras. Esse método é sucedido por placas metálicas gravadas que, por sua vez, desembocam nas impressoras de computador, eficientes e baratas. Hoje, as impressoras 3D produzem objetos, programados por códigos de computador.

De fato, as folhas finas usadas para a escrita ocupam pouco espaço. Junto com o desenvolvimento da impressora com tipos móveis, cria-se uma forma imbatível de arquivar e disseminar informações.

A Bíblia passa a ser impressa, sendo o seu custo de produção drasticamente reduzido. Nessa nova forma, ganha o mundo. Isso vai contra os preceitos da Igreja Católica de que a Bíblia não é para ser lida por qualquer um e, ainda menos, interpretada. A novidade não foi apreciada pela Igreja. Ademais, junto com ela, passam a circular as ideias de Lutero, opostas às do catolicismo. Sem papel e sem Gutenberg, é difícil imaginar que o Protestantismo se tornasse uma força a ser enfrentada pelo Vaticano – não necessariamente com grande sucesso.

Entre os usos do papel, vale lembrar que o papelão é o esteio de toda a indústria de embalagens. Ainda não apareceu no horizonte algum produto que possa disputar com ele esse mercado.

Vale a pena mencionar algo que, além de outros usos, tem um significado afetivo enorme: a fotografia. A nobreza perenizava seus antepassados com pinturas a óleo. Para um contato mais íntimo, os entes queridos eram pintados em medalhões ou relicários e pendurados ao pescoço.

E os outros mortais menos prósperos? Não tinham recursos para contratar pintores que eternizariam as imagens familiares. Entra em cena o papel fotográfico. Qualquer casa brasileira, por modesta que seja, sempre terá pendurada na parede as fotografias de casamento ou dos antepassados – sempre exageradamente retocadas. E dentro de alguma gaveta haverá alguns “instantâneos”, já amarelados.

E o papel-moeda? Com toda a popularidade dos cartões de crédito, as notas ainda são a forma predominante de fazer pagamentos. Por razões óbvias, é infinitamente maior o cuidado requerido para produzir o seu papel e imprimir as notas, comparado com qualquer outro uso. De fato, não há outro papel que haja recebido mais atenções na sua manufatura.

Os plásticos e suas múltiplas encarnações

Cimento é cimento, vidro é vidro, mas o plástico é feito de qualquer coisa. Pode ser de derivados do petróleo, ácido nítrico com polpa de papel, ou de outros ingredientes. Na prática, o que chamamos de plástico não é uma matéria-prima ou um material específico, mas uma propriedade atribuída a qualquer coisa que tenha uma base orgânica – ou seja, contenha carbono. Em termos muito simples, é algo que pode adquirir formas variadas e complexas, de acordo com nosso desejo.

Na sua primeira encarnação, plástico é celuloide, inventado por um químico amador chamado John Wesley Hyatt, lá pelo fim do século XIX. Curioso, teimoso e ambicioso, ele viu um anúncio de uma grande fábrica de bilhares e sinucas oferecendo um generoso prêmio a quem produzisse uma bola que não

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fosse de marfim. Com a popularidade crescente desse jogo, o marfim estava escasseando.

Ao que tudo indicava, a mistura de celulose com ácido nítrico poderia ser a solução. Como atendia a todas as exigências de uma bola de sinuca, começou a ser produzida e distribuída. Só que tinha uma propriedade adicional indesejada. Quando o jogador exagerava na força do taco, a bola explodia, com consequências graves para quem estivesse por perto. Além do que, diante da explosão misteriosa, os clientes do estabelecimento puxavam suas armas.

Esses percalços, porém, não foram suficientes para intimidar Hyatt, que passou a fabricar pentes, cabos de escova ou de facas com a adição de nafta à sua fórmula. Uma das virtudes do celuloide é ser capaz de imitar a cor e a textura de materiais muito mais caros, como o marfim, o ébano ou a madrepérola. O negócio prosperou, até que, por uma injunção judicial, o celuloide e sua fabricação tornaram-se de domínio público. Era o que o mercado precisava para alimentar as aspirações de uma onda de gente que se tornava mais próspera, mas não a ponto de poder comprar objetos feitos com esses materiais mais nobres.

Alguns outros usos foram tentados, sem sucesso. Por exemplo, dentaduras de celuloide não tinham a rigidez necessária, além do gosto ruim da cânfora com a qual era feita.

Mais adiante, Hyatt foi visitado por George Eastman, que produzia equipamentos fotográficos. Segundo entendia, as chapas de vidro prestavam-se maravilhosamente para receber emulsões fotográficas e produzir imagens de esplêndida qualidade. Porém, dez placas fotográficas era o máximo que um fotógrafo conseguia carregar, a não ser que contasse com o auxílio de assistentes.

Filmes de celuloide, muito mais leves, permitiriam tornar a fotografia uma atividade ao alcance de todos. De fato, George Eastman desenvolveu um filme de celuloide e criou uma máquina simples e barata que chamou de Kodak. Era tão grande a sua preocupação de tornar fácil o seu uso que já vinha com um filme instalado. Ao terminar, o cliente levava a máquina para a loja, onde o filme seria trocado por um virgem e as fotos, reveladas.

O passo seguinte é o uso do filme de celuloide na nova máquina que estava sendo desenvolvida na entrada do século XX. Sem ele, faltaria a Edison e os irmãos Lumiere um elemento essencial para viabilizar o projeto.

Daí em diante, não cessa mais o fluxo de novos materiais plásticos. Seguindo o celuloide, aparece a bakelite, que é o resultado da mistura de formol com fenol, inventado por um químico americano de origem belga. Suas pesquisas visavam desenvolver um verniz que penetrasse na madeira. Mas, ao cabo de mutações sucessivas, chegou a esse material plástico de incontáveis virtudes. Até a década de 1940

acima: Detalhes da Exposição A Arte do Ofício.

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Grânulos de plástico para ser usado em máquinas de injeção. Exposição A arte do ofício.

ao lado: Ceramista Wagner da Mata Sudário, que participou da Exposição A arte do ofício.

não tinha concorrentes e era usada para uma série de coisas.

O clássico telefone preto é de bakelite, assim como rádios e outros aparelho eletrônicos. Assim como distribuidores para motores de automóvel, biqueiras de cachimbo e por aí afora. Ainda hoje é usado em blindagens térmicas de foguetes.

Na maioria dos casos, no entanto, superado por novos produtos. O primeiro deles é o nylon, produto do pós-guerra. As meias de seda eram o resultado de um processo inescapavelmente caro. Já as de nylon estavam ao alcance de praticamente todas as mulheres. O vinil revolucionou a indústria de discos fonográficos. O silicone dá asas à imaginação dos cirurgiões plásticos. O PVC, com seu baixo preço, é usado para trazer compras para casa ou levar o lixo.

Todos esses usos demonstram que havia imenso espaço para materiais baratos que pudessem ser facilmente moldados, qualquer que fosse a forma desejada. Os metais fazem isso, mas apenas ao cabo de um processo trabalhoso e caro. A madeira já vem pronta da árvore, não pode ser moldada. Com ela fazemos uma mesa ou um caixão de defunto, mas não o gabinete de um telefone ou uma furadeira portátil.

Máquinas de injetar plástico produzem milhares de peças por hora. Mas são todas iguais. Com as impressoras 3D, fazemos de plástico peças únicas, seguindo não mais do que nossos humores e imaginação. A cerâmica e seus dois mundos

A cerâmica esteve no cotidiano do homem por muitos milhares de anos. Ao andar pela casa ou pelo escritório, topamos com ela a cada momento. Nada mais banal, nada chama menos a atenção. Contudo, esse mesmo material tem outra vida paralela, quase desconhecida da maioria de nós. Alguns produtos classificados de cerâmica têm propriedades extraordinárias e realizam feitos espantosos.

Quando compramos uma bonequinha de barro cozido na feira de Caruaru, levamos para casa um objeto muito parecido com os que brincavam nossos antepassados, muitos mil anos atrás. Semelhante não só na forma, mas também na queima.

Estima-se que o homem começou a lidar com a cerâmica há cerca de 24 mil anos. Misturando argila com água, era possível construir figurinhas de animais e pessoas. Uma grande descoberta é que o fogo endurecia aquela massa, tornando as peças muito mais resistentes.

Continuando a andar pelo mercado, podemos achar interessante uma tigela de barro. Provavelmente, em estilo e fabricação, não será muito diferente das que faziam os homens de dez mil anos atrás.

De fato, transcorrem mais de dez mil anos até que o material desses brinquedos (ou figuras religiosas?) seja usado para fins práticos. Nascem então panelas, potes, ânforas, moringas e tudo o mais que facilita a vida cotidiana. Assim a cerâmica

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é o primeiro material criado pelo homem e usado como implemento doméstico. Pelas mesmas razões que hoje compramos uma máquina de lavar pratos, nossos antepassados construíam um pote de cerâmica

Desde então, a cerâmica se torna cada vez mais presente na vida do homem. Multiplicam-se os usos e sofistica-se a manufatura. Pela facilidade oferecida pelo meio, torna-se um veículo para as artes visuais. A cerâmica micênica é de extraordinária beleza. Entre os índios andinos e mesmo entre os nossos de Santarém e Marajó, a cerâmica é uma manifestação artística de primeira qualidade.

Com ou sem arte, as técnicas avançam. O torno do oleiro é uma das primeiras máquinas a usar o movimento circular. Mas há outras maneiras de moldar o barro. Também na queima há avanços, aumentando a temperatura do forno e desenvolvendo as técnicas de vitrificação que criam uma superfície sem porosidade.

Estamos cercados de cerâmica. É o tijolo das paredes, imbatível há dezenas de séculos. Há os azulejos no chão ou na parede. As telhas de barro ou cerâmica são igualmente tradicionais. Algumas panelas de cerâmica resistem a fornos e fogões. À mesa, jamais faltam. Na cabeça dos mais desavisados, cerâmica é coisa velha, barata e confiável.

Mas a cerâmica virou um material que ultrapassa esses usos. Nas suas novas encarnações é usada de forma surpreendente. Tem êxito onde outros materiais falham. Antes de entrar nesses novos usos, vejamos as suas propriedades genéricas.

A cerâmica é dura, resiste à compressão, mas é quebradiça e pouco resistente ao cisalhamento. Mas, acima de tudo, não é afetada por ácidos e outras substâncias corrosivas. Melhor ainda, resiste a temperaturas de até 1600 graus. Essas propriedades são o ponto de partida para muitos dos seus novos usos, além dos tradicionais, como tijolos, telhas e azulejos.

O primeiro uso técnico da cerâmica foi ainda no fim da Idade Média, quando começa a ser usada para confeccionar tijolos refratários. De fato, se precisamos de 1500 graus para fundir o ferro, a operação tem que se dar dentro de um forno que resista a essa temperatura. Até hoje, os refratários são parte da metalurgia. Estão tecnicamente longe de seus antepassados medievais, mas não são muito diferentes.

Em anos recentes, a cerâmica toma novos rumos, ocupando um espaço crítico na manufatura. Nos automóveis, é usada em alguns rolamentos, bombas de gasolina, freios, embreagens e velas. Na indústria aeroespacial, tem muitos usos, incluindo as barreiras térmicas, que impede que os foguetes peguem fogo ao entrarem na atmosfera. Na indústria elétrica, capacitores, dielétricos e isoladores têm a cerâmica como material padrão.

O cidadão comum não presta muita atenção à presença da cerâmica em milhares de produtos desse

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naipe. Ainda assim, são usos que já se tornaram tradicionais. Mas novos e inesperados usos surgem a cada momento. São o resultado de muita pesquisa e experimentação.

Ferramentas de corte feitas de cerâmica têm um desempenho que pode ser superior ao melhor dos aços. Vidraças com elementos de cerâmica em sanduíche controlam automaticamente o fluxo de calor dentro dos recintos. Esferas de cerâmica são usadas em pacientes com câncer, para atenuar os sintomas e melhorar a qualidade de vida. Quem já notou que são usados na ortodontia, para alinhar os dentes? Próteses cerâmicas aliviam a vida de muitos pacientes. Drogas que precisam ser lentamente liberadas têm na cerâmica um método conveniente.

Não tem fim os usos da cerâmica. É o mais velho dos materiais criados pelo homem. Mas é também um dos que mais evoluem em anos recentes.

Peça pré-colombiana das culturas do Peru.

As grandes transformações dos materiais

Ao longo dos anos, somando-se aos que sempre nos serviram, aparece um sem-número de novos materiais. Cada vez mais são criados em laboratórios. No que segue, chamamos a atenção para algumas tendências gerais dessa evolução.

1. A revolução dos materiais.

A transformação dos materiais é comparável à que sucedeu na manufatura e na energia. Ou seja, não podemos imaginar que o homem pudesse provocar tantas mudanças no mundo sem que os materiais à sua disposição tenham também se modificado drasticamente.

Em particular, talvez a mais radical transformação esteja nos materiais com os quais o homem constrói suas ferramentas. Afinal, é com elas que constrói tudo que o cerca. Como já dito, durante muitos milênios, as únicas matérias-primas para confeccionar ferramentas eram a madeira, a pedra e o osso. Mas, para tais usos, suas limitações são grandes. É o aparecimento dos metais que permitirá ao homem mudar a face da Terra, pois apenas nesse momento ele passa a ter ferramentas poderosas.

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2. Aumenta de forma exponencial a variedade de materiais

O ritmo de aparecimento de novos materiais acelera cada vez mais. Muitos que hoje nos cercam não existiam até há pouco tempo. Se pensamos nos nossos objetos de uso pessoal, quais deles seriam feitos com os mesmos materiais de um século atrás. Talheres? Facas? Pentes? Escovas? Panelas? Tecidos? Canetas? Roupas? Sapatos?

3. Um material novo e melhor não necessariamente relega os outros ao abandono

A madeira convive com MDF, metais e plástico na construção de móveis. Coriander não levou ao abandono do mármore. Sisal e Kevlar convivem, apesar de haverem sido descobertos com muitos séculos de diferença. Casas são construídas de madeira, bambu, lata, vigas metálicas, adobe, tijolos ou concreto. Roupas podem ser de algodão, linho ou de uma variedade grande de materiais sintéticos. E agora podem ser impregnadas com produtos da nanotecnologia, ficando impermeáveis ou repelindo sujeira.

Certos materiais são abandonados definitivamente, pelo menos para alguns usos tradicionais. Foi o que aconteceu com os canos de chumbo, o cimentoamianto, o bakelite e o DDT. Quem se lembra das solas de sapato pregadas com tachas?

Quando nada, por razões econômicas, peças fundidas e usinadas em latão são substituídas por outras estampadas em chapas, fundidas em Zamak ou moldadas em plástico.

4. Aumenta a complexidade nos novos materiais

Na busca pela performance (que significa melhores propriedades, para responder a cada situação), aumenta duplamente o grau de complexidade envolvido. Aumenta a complexidade do processo produtivo. E aumentam as combinações de materiais, na busca de certos resultados.

Uma mochila de um século atrás seria totalmente construída com algum tecido de algodão grosseiro. Uma atual pode ter mais de três tecidos sintéticos diferentes. Pode ter varetas de alumínio, barbatanas de fibra de carbono, acolchoados de poliuretano, batentes de nylon e plástico. E também zíper de nylon e metal. Cada um desses materiais é o resultado de um processo produtivo bastante complexo e sofisticado. Para ilustrar, muitas décadas transcorreram entre a primeira tentativa de inventar o que veio a ser chamado de zíper e suas versões comerciais. Isso para não falar das pesquisas químicas, na busca de novos materiais plásticos.

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5. A estética e a nobreza não deixam de contar

A função não é tudo, pelo menos em certos produtos. Sobretudo aqueles voltados para o consumidor final. Além das propriedades especificadas pelos engenheiros, há outros elementos culturais, de moda ou puramente estéticos.

Uma tábua de jacarandá não encontra substituto à altura nas fábricas, apesar de ser cara e difícil de trabalhar. Apesar de testes sucessivos em laboratórios especializados, os assoalhos de tábua corrida não perdem seus admiradores, preterindo outros de durabilidade superior, manutenção mais simples e mais baratos (por exemplo, laminados e PVC).

O ouro e a prata eram usados em joalheria, pela facilidade da manufatura e pela durabilidade do brilho. Mas hoje são símbolos de status e elegância, pois qualquer joia pode ser feita com materiais muito mais baratos e igualmente formosos. O diamante era apenas uma pedra preciosa a mais. Uma campanha inteligente dos grandes produtores criou para eles uma aura de elegância, associada ao casamento.

Visitando Governador Valadares, um francês examinava as pedras semipreciosas oferecidas no comércio. Ao perguntar se uma delas não estava cara demais, o vendedor trouxe outra e perguntou se gostava dela. Diante da resposta afirmativa, revelou que não passava da lapidação de um caco de garrafa de cerveja. Esse pequenino exemplo sugere que uma pedra falsa raramente será identificada como tal pelo universo de pessoas que a contemplarão. Por que então gastar até fortunas por pedras que somente os profissionais do ramo conseguem diferenciar de reles vidros de garrafas lapidados?

Propriedades dos materiais: o que serve para quê?

Um material é escolhido pelas suas propriedades. Na lógica da produção, há critérios muito específicos e precisos para decidir os usos de um material ou para encontrar aquele que responde às exigências técnicas e econômicas.

Boa parte dos critérios se refere às suas propriedades físicas, imediatamente mensuráveis. Aí se incluem compressão, flexão, cisalhamento, tração, densidade, atrito e dureza. Em certos usos, devemos pensar na sua estabilidade (resistência à degradação, por exemplo, pela ferrugem). Em alguns casos, interessa a condutividade elétrica. Devemos incluir também o impacto negativo sobre o meio ambiente, pois percebemos hoje como isso é importante para o futuro da humanidade.

Finalmente, há um critério que quase nunca pode estar ausente: o custo. Se apenas existe um material com as propriedades exigidas, o custo pode não ser um critério decisivo. Se próteses humanas têm que ser feitas de platina, mesmo que seja cara, lamentamos, mas esse não é o critério de escolha.

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qr code, abaixo: Uma animação fácil de entender demonstra os conceitos da tração, flexão e atrito dos materiais.

qr code, abaixo à direita: A animação demonstra os conceitos básicos de dureza, compressão, cisalhamento e densidade dos materiais.

Na maioria das vezes, a escolha é o resultado da confrontação entre o custo e o atendimento às propriedades exigidas. Como condutor elétrico, a platina é excelente. Mas seu custo é proibitivo. Já o cobre tem um custo modesto. Portanto, será sempre escolhido.

Vejamos, uma a uma, as propriedades dos materiais que interessam na escolha do mais apropriado.

Tração

Como o nome sugere, tração se refere à resistência de uma material quando puxado ou estirado. Imaginemos um cabo de guerra puxado por umas tantas pessoas. Se o número de pessoas for aumentando de ambos os lados, chega um momento em que a corda arrebenta. Nesse ponto, foi ultrapassada a sua resistência à tração.

Outro exemplo simples seria um guindaste elevando uma carga cada vez mais pesada.

Os materiais usados na indústria são testados antes de sua venda. A resistência à tração é especificada na documentação oferecida ao público. Para isso, os laboratórios de metrologia têm máquinas que estiram o corpo de prova, registrando o peso máximo que suportam. Compressão

Muitos materiais resistem a pesos colocados sobre eles. Dizemos que resistem à compressão. Imaginemos uma estrutura de pilotis. Sobre tais pilotis construímos uma casa de um andar. Podemos então adicionar um segundo andar e, depois, um terceiro e um quarto. Haverá um número de andares em que os pilotis se desintegram. Ou seja, a carga ultrapassou a sua resistência à compressão.

A engenharia civil tem um forte interesse em conhecer quanto peso resiste uma coluna ou laje. Daí a rotina de testar a compressibilidade dos materiais. Como o concreto é o material mais usado para a estrutura de edifícios, os testes de compressão são ensaios comuns, feitos em qualquer escola de engenharia.

Flexão

A flexão de um material também é um conceito útil quando planejamos um uso onde pode vir a ser vergado. A flexão é mais complicada do que a tração, pois, quando encurvados os materiais, várias consequências são possíveis. Queremos saber se, após ser flexionado, volta à forma inicial. Testamos então a sua elasticidade. Diz-se que tem resiliência se

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é capaz de voltar ao que era. Mas se entorta e assim permanece, dizemos que são plásticos. Pode também ocorrer uma ruptura na tentativa de dobrá-lo – como é o caso do vidro.

No caso das molas, os engenheiros querem aços elásticos, que voltem à sua forma original quando se retira a força. Contudo, podem se romper, como uma mola de caminhão, no extremo da sua flexão funcional, resultado de um enorme buraco na estrada. Outros materiais são plásticos e dobram, não recuperando a forma original, como uma chapa de ferro doce ou uma folha de papel.

Se buscamos um material para confeccionar uma mola, queremos que volte à sua geometria original – ou seja, que tenha boa resiliência. Não gostaríamos que a mola de um veículo ficasse afundada após o buraco. Pior, não queremos que se parta.

No caso de asas de avião, queremos saber qual a sua capacidade de resistir a turbulências geradas pela meteorologia. Uma visita à Embraer pode incluir um pavilhão onde as asas são testadas exaustivamente, para que o fabricante possa assegurar a integridade da aeronave em condições radicais.

Igualmente, marquises de concreto e viadutos precisam resistir a certos níveis de carga, para que não desabem. Quando isso acontece, é notícia de jornal por um bom tempo, e o responsável não terá uma vida fácil daí por diante.

Se queremos dobrar uma chapa de ferro em uma prensa, para que adquira uma forma definida, ela não deve voltar ao que era. Para fabricar uma geladeira, precisamos de chapas que permaneçam dobradas, sem voltar à forma original e sem se partir ou perder a resistência.

Dadas as preocupações em fabricar carros que protejam os passageiros, em caso de acidente, cada componente da carroceria deve entortar ou quebrar de forma previsível, para amortecer a desaceleração do choque e preservar a integridade da cabine. O que esse exemplo nos diz é que ser duro ou ser mole, ser elástico ou não, pode ser virtude ou defeito, dependendo do uso. A mola deve voltar após o buraco na estrada. A chapa dobrada para fazer a porta da geladeira deve assim permanecer.

Em suma, a construção, mecânica ou civil não pode prescindir de conhecer as propriedades de flexão dos materiais que usa.

Cisalhamento

O cisalhamento é uma propriedade importante dos materiais. Mas tende a ser menos entendida do que as outras. Segurando uma vara de bambu com as duas mãos, podemos empurrar uma para a frente e puxar a outra para o nosso corpo. Dificilmente conseguiremos partir o bambu dessa forma. Dizemos então que tem grande resistência ao cisalhamento.

Para contrastar, podemos preparar um bastão de cimento com as mesmas dimensões do bambu.

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Ao fazer o mesmo teste, provavelmente vai se partir, até com certa facilidade. Embora por compressão seja quase impossível destruir essa peça de cimento, vemos que sua resistência ao cisalhamento é pequena. Podemos repetir o teste da compressão com o bambu, apoiando uma extremidade no solo e apoiando nele o nosso peso. Certamente, vai entortar, mostrando pouca resistência à compressão.

Na prática, quando pensamos em cisalhamento, pensamos em parafusos. De fato, queremos saber quanto resistem, antes de espanar a rosca e desabar nossa montagem.

Podemos unir duas peças com um parafuso e sua porca. Se tentamos separar, puxando as peças em sentido oposto, estamos testando a resistência ao cisalhamento dos filetes da rosca desse conjunto parafuso-porca. Aplicando uma força cada vez maior, haverá um ponto em que os filetes não resistem e são entortados ou decepados, escapulindo o parafuso. Esse é o limite de resistência ao cisalhamento oferecido por essa fixação.

Podemos construir um carrinho de mão ignorando a resistência ao cisalhamento dos parafusos usados. Mas, no caso de um avião, as chamadas normas AN especificam exatamente a carga máxima que podem receber. E para que possam ser usados em aviação, os parafusos tem que ser produzidos em fábricas certificadas internacionalmente no padrão AN. De fato, tem gravados na sua cabeça a marca da certificação. Dureza

Engenheiros definem dureza por vários critérios. Contudo, há uma noção mais intuitiva de dureza. Em termos simples, qual material risca qual ou é riscado pelos outros? Com efeito, o mais duro risca. O menos duro é riscado.

Tomemos um pedaço de vidro plano. Podemos tentar riscá-lo com um lápis. Nada acontecerá. Passando a um prego, o vidro ainda permanece intacto. Mas se deslizarmos um anel de diamante, aparecerá um risco no vidro. O que aprendemos? Simples, o vidro é mais duro do que o lápis e o prego. Mas é menos duro que o diamante.

Ao confeccionar ferramentas de corte, o critério mais importante é a dureza do material usado. Quanto mais duro o aço, mais a superfície cortante resiste ao uso. Se escolhemos um aço de baixa dureza, a ferramenta terá que ser afiada com muita frequência.

Mas se for dura demais, torna-se muito difícil a sua afiação, além do risco de que se quebre, caso seja golpeado com força.

Os testes convencionais de dureza usam punção com uma mola de elasticidade calibrada. O aparelho tem uma ponta de material muito duro que golpeia a substância a ser testada (o corpo de prova). A profundidade da pequena cratera deixada pelo impacto da ponta mede a sua dureza. Como é muito pequena, os aparelhos têm um microscópio para examinar o resultado.

É interessante registrar que há muitas medidas de dureza (Rockwell, Brinell, Mohl etc). Por razões

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históricas, não se revelou possível convergir para um único padrão.

Densidade

Em termos intuitivos, a densidade de um material é proporcional ao seu peso, comparado com outro de mesmas dimensões. Assim dizemos que uma esfera de isopor é menos densa do que uma bola de bilhar de mesmo diâmetro.

Colocando em uma balança esferas feitas de materiais diferentes, mas de mesmo tamanho, podemos comparar a sua densidade. Um material cuja densidade seja menor do que a da água vai boiar. Se for maior, afunda.

Atrito ou arraste

O atrito refere-se à resistência que um objeto encontra ao ser movimentado. Se empurramos uma canoa na beira da praia, há que se fazer força para que se mova. Mas uma vez flutuando, podemos empurrá-la apenas com um dedo. No primeiro caso, dizemos que há muito atrito. No segundo, pouco.

A partir do século XVII, começa uma atividade febril de construir canais na Europa, para o transporte de carga. A razão é exatamente esta: reduzir o atrito e o trabalho requerido. Um homem ou um cavalo puxa, de terra, uma barcaça cuja carga exigiria um batalhão ou uma tropa de cavalos para fazer o mesmo serviço se fosse arrastada em terra.

Como ninguém gosta de fazer força, há uma busca permanente para reduzir o atrito. Nossos antepassados descobriram que, colocando roletes sob um barco empurrado para fora da água, a força necessária era muito menor do que arrastando na areia. Esse sistema é o precursor da roda, uma invenção que reduz enormemente o atrito. Em vez de arrastar o que quer que seja pelo chão afora, com a roda não há fricção com o solo. Diferentes segmentos dela vão tocando o solo, sucessivamente.

Logo se descobriu que, aplicando algum tipo de óleo entre duas peças que se movem, reduz-se o atrito. Daí a ideia, hoje trivial, de lubrificar mancais e peças que deslizam uma contra a outra.

Na roda, o ganho em redução do atrito é parcialmente perdido na fricção do eixo com o mancal. Portanto, lubrificá-lo com frequência é sempre uma boa ideia. Porém, não elimina o atrito. O novo salto tecnológico foi a invenção dos rolamentos de esferas ou roletes. São como se fossem rodas, só que dentro do mancal. Nada arrasta contra nada. Tudo rola suavemente.

Mas não é só contra o atrito que o homem luta. Há casos em que o problema é a sua ausência ou insuficiência. Muitas vezes, queremos que não haja deslizamento. Assim é o caso dos sapatos: queremos que não derrapem. Queremos também que os pneus

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qr code: A lei da condutividade, como ela funciona, como podemos compreendê-la, explicada de uma forma objetiva e rápida.

e as pastilhas ou lonas de freio exerçam muito atrito, para frear o veículo.

Nem sempre o atrito é um objeto esfregando no outro. O ar exerce um grande atrito sobre um avião em voo. Mesmo automóveis em alta velocidade são afetados pelo arraste do ar. Isso porque o atrito aumenta com o quadrado da velocidade. Daí o uso de túneis de vento, para medir o efeito do arraste e criar formas mais aerodinâmicas que o reduzam.

Condutividade elétrica

Falamos acima de atrito. Fenômeno semelhante ocorre com o fluxo elétrico. Alguns materiais são como canos d’água lisos por dentro. A eletricidade flui livremente, sem atrito. Dizemos que têm baixa resistência à circulação elétrica.

Outros são como aqueles tubos de esgoto, esclerosados por acúmulo de resíduos. A eletricidade pode até fluir, mas com muito mais dificuldades. São materiais condutores, mas nem tanto. No limite, o tubo pode estar tão bloqueado que não permite o fluxo de água. O mesmo pode ocorrer com o fluxo elétrico, não conseguindo atravessar certos materiais. Estes últimos são ditos isolantes, isto é, isolam um polo elétrico do outro.

Na natureza, temos materiais isolantes e condutores. Madeira, carne humana, água, água salgada, platina, cobre, cimento e ar, cada um tem a sua resistência própria. Alguns conduzem, mas oferecendo dificuldades ao livre fluxo dos elétrons. Outros permitem o livre fluxo. Ou não conduzem nada. Conhecer essas propriedades de isolar ou conduzir é crítico para o uso da eletricidade. Queremos condutores para levá-la onde é necessária. E queremos que sejam isolantes os materiais nos quais o fio toca. Por exemplo, o fio de cobre é bom condutor, já a capa plástica que cobre esse fio foi escolhida por ser isolante.

Se aumentarmos o fluxo elétrico, alguns materiais se iluminam, passando ao rubro e depois ao amarelo. Pensando nisso, Edison e outros desembocaram na lâmpada incandescente. Fiat Lux.

Existe, desde muito tempo, um aparelho que mede a resistência elétrica oferecida por um material. É chamado de galvanômetro (descrito mais adiante). Tocando os fios de prova nas duas extremidades da peça a ser testada, o ponteiro mede a sua resistência.

No passado, eram bem caros os aparelhos que mediam resistência (na prática, eram integrados com medições de voltagem ou amperagem). Com a radical queda de preços dos materiais eletrônicos, o mesmo aconteceu com eles. Pelo preço de uma entrada de cinema, podemos comprar um multímetro digital perfeitamente adequado. Ou seja, jogado em um fundo de gaveta pode haver um instrumento de medida superior àqueles de que técnicos em eletricidade e pesquisadores dispunham até pouco tempo atrás e pelos quais pagavam caro.

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Gastos de energia para a produção de diversos materiais de construção

Material Custo de Energia (MJ/kg) Alumínio 175-200 Tijolos 1-2 Cimento 2-5 Cobre 90-100 Explosivos 10-70 Vidro 4-10 Cascalho <1 Ferro 12-20 Madeira 1-3 Papel 23-35 Plásticos 60-120 Madeira 3-7 Compensada Areia <1 Aço 20-25 Aço 10-12 Pedra <1 Processo Metal extraído da bauxita Construídos de argila queimada Produzido pela queima do calcário Extraído de diversos minérios Combinação de matérias primas Produzido a partir da sílica Recolhido no solo Redução do minério de ferro Extraída de troncos de árvores Extraído de troncos de árvores Produzido a partir de hidrocarbonetos Extraída de troncos de árvores

Recolhida do solo Produzida a partir do ferro gusa Reciclando sucata de ferro Extraída de pedreiras

Degradação física

Uma tábua usada para fazer uma forma de concreto não precisa durar mais do que o período da obra. Em contraste, há templos japoneses com madeiras originais, instaladas mil anos atrás. Ou seja, em cada uso, precisamos de diferentes resistências à degradação física.

Em tapumes, não precisamos de um tempo de duração tão longo. Em móveis de estilo, seria uma pena que o esforço de produzir uma obra de arte se perca pela deterioração da madeira. Em oposição, gostaríamos que as embalagens se degradassem após descartadas.

Há muitas razões para que se degrade um material. A madeira pode ter uma vida indefinida, mas cupins e podridão podem dar cabo dela. O ferro tem uma vida muito longa, mas está sujeito à oxidação, que gera a ferrugem. Já o aço inoxidável resiste à oxidação.

Quando sujeitos a vibrações, tensões ou deformações, os metais podem sofrer fadiga. Se tomarmos um pedaço de lata e dobramos para um lado e para o outro, vai acabar se rompendo. Fenômenos equivalentes podem acontecer com pontes de aço ou estruturas de aeronaves. O cimento tem uma vida também longa, mas não indefinida, podendo ser afetado por fungos, além de sua degradação natural.

Em qualquer uso a esperança de vida do material deve ser considerada. Em alguns casos, vale a pena pagar mais para obter maior durabilidade. Em outros, nem tanto. Já em uma terceira categoria, queremos

Energia embutida em materiais de construção brasileiros

Material Aço – laminado CA Alumínio lingote Alumínio anodizado Alumínio reciclado – extrudado Areia Argamassa – mistura Borracha natural – latex Borracha sintética Brita Cal virgem Cerâmica bloco 8 furos Cerâmica branca ...

EE (MJ/Kg) EE (MJ/m3) 30,00 235500,00 98,20 265140,00 210,00 567000,00 17,30 46710,00 0,05 80,00 2,10 3906,00 69,00 62480,00 135,00 160650,00 0,15 247,50 3,00 4500,00 2,90 4060,00 25,00 52075,00 Outros materiais em TAVARES (2006)

que tenham vida curta. Portanto, a estabilidade sempre será um dos critérios de escolha dos materiais a serem empregados em algum projeto.

Impacto ambiental

Qualquer que seja o material, a sua produção, uso e descarte impõe sacrifícios para o meio ambiente. Hoje, as informações a esse respeito estão cada vez mais disponíveis. Trata-se do gasto de energia (renovável ou não) requerido para a sua produção, bem como do impacto ambiental do seu uso e das consequências de longo prazo da maneira pela qual será descartado. As certificações de construções no padrão LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) incluem considerações desse tipo.

Alguns materiais, como a madeira, são renováveis, ou seja, mesmo após serem consumidos, são novamente produzidos pela natureza. Outros, como o petróleo, tiveram o seu estoque total determinado há milhões de anos.

Materiais como os metais, o papel, os plásticos e o vidro exigem o uso de muita energia para a sua produção. O cimento, nem tanto. E a energia usada pode ser poluente ou não. Esse gasto de energia terá que ser confrontado com sua vida útil e com a facilidade/ dificuldade de reciclagem ou descarte. A madeira se decompõe, produzindo resíduos inofensivos.

O plástico pode durar séculos.

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O critério não pode ser apenas o impacto da sua produção sobre o meio ambiente. Se tiver vida longa, pode se justificar, mesmo que gaste muita energia para ser produzido. Por outro lado, há materiais claramente prejudiciais ao meio ambiente – nesses casos, os critérios podem ser mais drásticos. Chumbo, arsênio e mercúrio podem poluir gravemente as águas. Materiais radioativos são um pesadelo para o descarte seguro. Não se conseguiu produzir uma substância tão eficaz quanto o DDT – para eliminar insetos indesejados. No entanto, sua cumulatividade na cadeia biológica levou à sua proibição total.

Em um momento em que nos tornamos mais e mais conscientes das agressões ao meio ambiente e dos males que isso pode causar, devemos pensar na escolha dos materiais, tendo também em vista essa dimensão. Não é a única, mas não deve estar ausente.

Sem saber o preço, não há como escolher

Como em quase tudo na vida, diante de uma escolha, devemos considerar os benefícios – monetários ou não – e confrontá-los com o seu preço. Em particular, comparamos vantagens e desvantagens de opções alternativas. Tudo que foi dito sobre as propriedades dos materiais, em algum momento, tem que ser confrontado com o seu custo.

Não será diferente a escolha dos materiais usados para produzir a multidão de produtos que saem das fábricas. Cada material tem seu preço, seus méritos e suas desvantagens.

Um quilo de platina custa muitas vezes menos do que um quilo de ferro. É um material aconselhável? Depende do uso. Na construção civil, não haveria razões para usar vergalhões de platina. Mas tampouco há justificativas para instalar uma prótese de ferro para substituir um fêmur.

Um material para cada uso

As aplicações dos materiais são feitas considerando suas propriedades físicas, entre outros critérios. A escolha é baseada na melhor combinação entre propriedades e custos.

• Madeira e alumínio podem ser usados na construção de aviões. A balsa é usada em aeronaves leves e aeromodelos. São todos leves e resistentes à flexão, além de baratos. Concreto, apesar de ser barato, não serve, pois é pesado e tem mau desempenho na flexão.

• Para fundações de edifícios, concreto é melhor do que madeira ou balsa, pois resiste à compressão e tem uma vida útil mais longa, mesmo ao ar livre.

• Uma viga em balanço, se feita de cimento, desaba. Mas com a armação, feita com vergalhões de ferro, adquire a necessária resistência à flexão

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Arco composto, laminado com diferentes madeiras

• O ferro é barato e tem excelentes propriedades para a construção de estruturas. Mas é é sujeito à corrosão, se estiver ao ar livre. Por Por outro lado, o tratamento preventivo é caro e recorrente. Ao decidir entre uma ponte de de ferro ou de concreto, há que se considerar as opções. Aceitamos o custo inicial mais baixo o maior custo de pintar e repintar, pelos anos afora? Já concreto é caro, mas praticamente livre de manutenção.

• Cada corda para um uso. Nas escaladas, usam-se cordas para reduzir os perigos de uma queda. Mas caso isso aconteça, as cordas são flexíveis, espichando até 10% ao retesarem-se. Desta forma, amortecem o choque. Mas as cordas de bungee-jumping têm uma flexibilidade excessiva para dar segurança em escaladas. Em caso de queda, o alpinista pode mesmo chocar-se contra o solo, ao alongar-se a corda.

• O arco composto era feito na Europa de uma árvore (teixo) que tem propriedades distintas ao longo de sua secção. Uma camada é elástica à compressão e outra tem grande elasticidade na tração. Na Guerra dos Cem Anos, a vitória da Inglaterra se deveu ao uso de arcos compostos, cujas flechas conseguiam penetrar nas armaduras medievais. Além de seu impacto imediato sobre esse conflito, mudou completamente o equilíbrio de poder entre nobres e plebeus, pois camponeses broncos passaram a ser capazes de abater os cavaleiros andantes, com suas armaduras caríssimas. • O aparecimento de plásticos mais resistentes permite seu uso em automóveis, substituindo peças que antes eram de chapa de ferro. A redução de peso e custos é duplamente vantajosa.

• O avanço na tecnologia de produção de cerâmicas resultou em novos materiais de extraordinária dureza, próprios para ferramentas de corte. Quem poderia imaginar que a mais simples loja venderia facas de cerâmica?

• Na confecção de roupas, quando usar tecidos naturais de algodão e quando usar sintéticos, como polipropileno? O primeiro é mais elegante e agradável ao toque. Mas o sintético não enruga e, quando molhado, não empapa. No caso de roupas técnicas para uso ao ar livre, esse último critério é decisivo.

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