Então vamos lá?

Você trabalha como engenheiro(a) de materiais em uma empresa de tecnologia médica que está projetando uma nova haste femoral para próteses de quadril. O objetivo é criar um implante mais durável e com melhor integração ao corpo humano, superando algumas limitações dos modelos tradicionais.

A haste femoral é o componente estrutural que se encaixa dentro do fêmur, devendo suportar todo o peso e os impactos gerados pelo movimento do paciente por décadas. Para este projeto inovador, a equipe de P&D está avaliando quatro classes distintas de materiais. Segue as Informações Técnicas que serão base dos requisitos do projeto a ser analisado:

Biocompatibilidade: O material não pode ser tóxico nem provocar reações imunológicas no corpo.
Elevada Resistência à Fadiga: Deve suportar milhões de ciclos de carga (passos) sem fraturar.
Tenacidade à Fratura: O material não pode sofrer uma fratura súbita e catastrófica em caso de sobrecarga (como uma queda).
Módulo de Elasticidade (Rigidez) Adequado: A rigidez do implante deve ser, idealmente, próxima à do osso humano (10-20 GPa) para evitar um fenômeno chamado “stress shielding”, onde um implante muito rígido absorve a maior parte da carga, deixando o osso adjacente "sem exercício" e causando perda de massa óssea ao longo do tempo.




O seu Desafio como engenheiro é analisar as propostas abaixo, cada uma baseada em uma classe de material, e responder às questões, demonstrando seu conhecimento sobre as propriedades, vantagens e desvantagens de cada grupo.

Proposta 1 (Metais): Usar uma liga de titânio (Ti-6Al-4V), o padrão atual da indústria.
Proposta 2 (Cerâmicas): Usar uma cerâmica avançada, como a Zircônia Tetragonal Policristalina (Y-TZP).
Proposta 3 (Polímeros): Usar um polímero de alto desempenho, o PEEK (Polieteretercetona).
Proposta 4 (Compósitos): Usar uma matriz de PEEK reforçada com fibras de carbono (CFR-PEEK).
Desta forma, responda as seguintes perguntas:

Comparando a Proposta 1 (liga metálica) e a Proposta 2 (cerâmica avançada), explique por que as ligas metálicas são o padrão ouro para a haste femoral, enquanto as cerâmicas (apesar de sua excelente biocompatibilidade e resistência ao desgaste) não são usadas para este componente estrutural. Foque sua resposta na propriedade mecânica mais crítica que as diferencia para esta aplicação de suporte de carga.
Analisando a Proposta 3 (polímero PEEK), qual é a sua principal vantagem em relação à liga de titânio para resolver o problema do “stress shielding”? E qual é a sua principal desvantagem em termos de propriedades mecânicas para esta aplicação?
A Proposta 4 (compósito CFR-PEEK) visa unir o melhor dos dois mundos. Explique, com base no "princípio de ação combinada", como este material compósito consegue superar a principal desvantagem do polímero puro (apontada na questão 2), ao mesmo tempo que mantém sua principal vantagem sobre os metais.


Após realizar suas reflexões, elabore um pequeno texto, contendo o máximo de 20 a 30 linhas, expondo sua argumentação, acerca do solicitado.