Pesquisadores da Universidade de Rice e de Hewlett-Packard (H.P) anunciaram nesta semana que eles esperam ser capazes de superar uma das barreiras que tem se oposto ao processo de miniaturização de memórias, que juntamente com outros componentes são a base para a revolução no consumo de dispositivos eletrônicos.
Existe uma lei na computação denominada Lei de Moore. Formulada em 1965 por Gordon Moore, co-fundador da Intel, a lei é uma observação de que a indústria tem a capacidade de dobrar a quantidade de transistores impressos em uma placa de silício a cada 18 meses.
No entanto,nos últimos anos os entraves físicos e financeiros que as empresas de produção de chips têm enfrentado tem deixado os pesquisadores temerosos em relação à capacidade de equipamentos eletrônicos armazenarem cada dia mais informações. O fim da lei de Moore era iminente pois os semicondutores não podiam, com a tecnologia atual, ser reduzidos ainda mais. Mas, por que continuar usando os dispositivos tradicionais?
Pensando nisso, pesquisadores de Rice desenvolveram um novo tipo de comutadores digitais - dispositivos fundamentais nas memórias- que podem ser muito menores que os dispositivos convencionais. Melhor ainda, tais dispositivos foram feitos utilizando um composto presente nos chips atuais, o óxido de silício, facilitando uma possível aplicação comercial.
Em parceria com uma empresa do Texas, foi desenvolvido um chip com esta arquitetura. Ele foi capaz de armazenar e recuperar informações em um total de 1000 bits. Muito pouco não é. Mas, se os pesquisadores conseguirem alcançar seus objetivos, serão capazes de criar memórias que armazenam uma quantidade de dados que as memórias mais potentes atuais levariam cerca de 5 anos de evolução para conseguir armazenar.
O novo método envolve os filamentos finos, com largura de cinco nanômetros de largura - superando as expectativas que a indústria tinha de alcançar até o final da década usando métodos convencionais. A descoberta inicial foi feita por Jun Yao, um pesquisador de pós-graduação de Rice. Sr. Yao disse que "tropeçou" no comutador por acidente.
No entanto, como tal dispositivo busca substituir os transistores, a indústria não tem dado tanta atenção. Não é de hoje que se sabe que as idéias que buscam revolucionar o mundo da computação não são muito aceitas.
Em um projeto separado, a HP pretende anunciar hoje que está desenvolvendo em parceria com uma empresa gigante do ramo de semicondutores um dispositivo de armazenamento de dados, os memristores. Tais dispositivos são capazes de alterar de forma astronômicas a densidade de dados que conseguimos armazenar, revolucionando o mundo da eletrônica. Além disso, ele não depende do fornecimento de energia para permanecer com os dados armazenados, constituindo um novo tipo de memória flash.
Embora o memristor (que une os termos em inglês “memory” e “resistor”) tenha sido inicialmente desenvolvido para aumentar a memória dos equipamentos, os investigadores da HP descobriram que também pode ser utilizado para operações informáticas lógicas. Isto significa que dentro de seis a oito anos, o memristor poderá ser usado para gerir tanto a memória como os processos lógicos no mesmo chip e ao mesmo tempo, algo que, segundo os analistas, pode representar um grande avanço na indústria informática.
Memristor
“Os memristores têm o potencial de virar o mundo informático do avesso”, assegura Dan Olds, analista do The Gabriel Consulting Group. “Dado que são tanto um processador como um dispositivo de armazenamento, atuam de forma muito similar a um cérebro humano. Podem, por isso, realizar tarefas muito mais rápidas, como o reconhecimento de padrões, do que os computadores convencionais. E, graças à sua memória, podem “aprender” muito melhor que os actuais sistemas”, destaca o analista.
De uma associação entre duas montadoras, a GM e chinesa SAIC, saiu um carro ecologiamente revolucionário. O Yez é um carro que utiliza somente fontes de energia "limpas". No teto do carro temos um painel fotoelétrico, capaz de absorver a energia dos raios solares. Aproveitando-se das correntes de ar que circulam pelo veículo em movimento, são utilizados turbinas que geram energia .Além disso, o carro conta com um sistema incrível de conversão do dióxido de carbono atmosférico em oxigênio. Toda a energia gerado por estes processos é armazenada em uma bateria a qual mantém o carro em movimento.
O Yez é um novo modelo de carro elétrico que deixa todos os outros carros ecologicamente corretos anos para trás. Ele foi apresentado na Shangai expo 2010 pela SAIC(Shanghai Automotive Industry Corporation) . Porém, se você ficou interessado em ter um desses, tenho uma notícia desanimadora, o Yez, que em mandarim significa folha, tem uma estimativa de chegar ao mercado apenas em 2030.
Yez (Créditos: Shanghai Automotive Industry Corporation)
Já imaginou quanto óleo de cozinha deve ser gerado como resíduo em redes de fast-food tais como McDonald's? A quantia é enorme. Para se ter uma idéia, são gerados cerca de 3 milhões de litros de óleo de cozinha por ano resultantes das frituras de batatas fritas e empanados de frango. Mas pode ficar tranquilo, todo este óleo não é lançado na natureza.
A McDonald's contrata a Martin-Brower, uma empresa multinacional, para fazer todo o trabalho de logística da rede. O que inclui o fim que será dado a estes resíduos. Até pouco tempo atrás, o óleo era empregado somente na fabricação de sabão. Mas, através de projetos experimentais em 20 lojas da rede, de 2 a 3 mil litros de biodiesel por mês estão sendo gerados a partir deste óleo.
O projeto da empresa agora é expandir o modelo para todas a 584 lojas da McDonald's em todo o país, gerando cerca de 2 milhões de litros de biodiesel por ano. Desta forma, eles serão capazes de atender metade da demanda por diesel da frota de 170 caminhões da empresa.
Como o biodiesel produzido representa uma economia de 3% a 15% com relação ao diesel, a empresa busca implantar o modelo de sucesso em todas as lojas da rede McDonald's espalhadas pelo mundo.
A empresa pretende também emitir certificados de redução de emissão de carbo e comercializar cotas de carbono no mercado. O que acontece é que com a utilização do biodiesel a empresa estima estar reduzindo em cerca 26% a emissão de gases do efeito estufa.
A icterícia neonatal é uma doença caracterizada pelo excesso de bilirrubina no sangue, levando o bebê a apresentar pele, olhos e mucosas amareladas. Os sintomas costumam aparecer de um a dois dias após o parto e são conseqüência do fígado imaturo que não consegue converter a bilirrubina em substâncias inofensivas. Caso o bebê não seja tratado eficientemente, este composto pode se acumular no tecido nervoso ocasionando a morte de células. Segundo a Sociedade Brasileira de Pediatria, cerca de 1,55 milhões de bebês ao ano apresentam estes sintomas.
Fototerapia
O tratamento para a doença é feito de forma simples, utilizando uma técnica de banhos de luz, a fitoterapia, de preferência luz azul. Ela age convertendo a bilirrubina em um composto inofensivo ao organismo.
No entanto, nem sempre a fitoterapia é feita de forma eficiente. Em alguns casos o bebe não é exposto à luz por tempo suficiente e nem de forma adequada. Pensando nisso, pesquisadores do Laboratório de Polímeros e Propriedades Eletrônicas (LAPPEM), da Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP), desenvolveram um dosímetro, dispositivo de material orgânico luminescente, na forma de adesivo, que muda de cor ao ser exposto a determinada dose de radiação.
Atualmente, o mercado já conta com um equipamento com funcionalidade semelhante, mas com uma composição totalmente diferente: os radiômetros de semicondutores orgânicos. No entanto, a literatura consta que tais materiais são muito ineficientes, como afirma o coordenador do LAPPEM, Rodrigo F. Bianchi.
O adesivo deve estar fixado na fralda do recém-nascido durante a exposição à luz. Quando o tempo de exposição for suficiente, o adesivo passará da cor vermelha para a verde. Caso o exame de sangue confirme o sucesso, o procedimento pode ser interrompido.
Dessa forma, o adesivo dispensa as várias amostras de sangue que são retiradas do bebê no processo convencional, sendo necessário uma única. Esta amostra final é necessária para confirmar a eficácia do procedimento. Além da economia, já que o selo custará no máximo R$0.10 e as seringas custam cerca de R$ 0.30, temos ainda um produto orgânico facilmente degradado pela natureza.
O dispositivo desenvolvido pelos pesquisadores pode ter outras várias aplicações. No dia-a-dia estamos expostos às radiações e estas podem ser nocivas ao nosso organismo da mesma forma que podem ser úteis em alguns tratamentos, como os oncológicos. Ter um dispositivo que nos forneça uma análise quantitativa dessa dose de radiação é muito importante.
O grupo pretende partir agora para testes clínicos, realizados com pacientes recém-nascidos em hospitais universitários, além de colocar o produto no mercado. Para isso, a transferência de tecnologia está sendo negociada com uma empresa do ramo de equipamentos hospitalares.
A tecnologia 3D tem ganhado muita repercussão ultimamente, como pode ser notado em filmes como Avatar e no enfoque dado na transmissão em 3D de 25 partidas do último mundial da África do Sul. Para utilizar esta tecnologia é necessário que se tenha óculos que sejam capazes de proporcionar a sensação do relevo e da profundidade. No entanto, tais óculos além de serem pouco higiênicos, também proporcionam incômodos e dores de cabeça nos telespectadores.
Uma pesquisa para desenvolvimento de televisores tridimensionais que dispensam a utilização dos incômodos óculos vem sendo realizada na Universidade Estadual de Campinas, UNICAMP, liderada pelo pesquisador José Joaquim Lunazzi. Os pesquisadores trabalham com o desenvolvimento de imagens tridimensionais baseadas na técnica da holografia.
A técnica da holografia, desenvolvida por Dennis Garbor em 1948, é uma forma de representar uma pessoa ou objeto através da exposição da mesma a feixes de laser os quais são capazes de armazenar estas imagens em filmes fotográficos de altas resoluções. Quando estes filmes são iluminados a laser, eles são capazes de reconstituir a imagem da pessoa ou objeto em três dimensões.
Utilizando da holografia, os pesquisadores desenvolveram um protótipo único em todo o mundo, a Holo TV. Esta, além de dispensar a utilização dos óculos, ainda tem como vantagem a possibilidade do telespectador se posicionar em diferentes posições em relação ao televisor.Esta flexibilidade é devida ao princípio da codificação-decodificação de profundidade por difração da luz que foi desenvolvido pelo próprio Lunazzi em um trabalho publicado em 1990 e que até então nunca havia sido aplicado.
O sistema é composto de uma tela de 30 por 60 centímetros, transparente, feita de filme fotográfico com sais de prata de alta resolução. Ao contrário das telas de projeções convencionais, cuja iluminação é feita pela frente ou por trás da tela, na Holo TV isso é feita de maneira oblíqua ao plano da tela Para Lunazzi, isso é bastante importante para que o telespectador tenha a liberdade de movimento sem a perda da ilusão tridimensional das imagens. A pes¬quisa de Lunazzi recebeu cerca de R$ 24 mil como apoio financeiro da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), por meio do projeto Geração de figuras e imagens tridimensionais.
A tecnologia já foi apresentada por ele em congressos realizados na Europa, Estados Unidos, China, Japão e Coréia do Sul, além de outros centros de pesquisa. Segundo Lunazzi, o momento atual é interessante para incentivar esse tipo de pesquisa ao redor do mundo e reforçar a imagem no exterior de que no Brasil são feitas pesquisas de ponta. No entanto, na sua visão, uma parceria com um grande fabricante mundial seria o ideal para viabilizar comercialmente a produção da Holo TV. Lunazzi revelou que, em 2008, ele recebeu a visita de pesquisadores de uma empresa coreana, interessados em conhecer a técnica de holografia por dupla difração de luz branca. Infelizmente não houve progresso nessas conversas, disse o coordenador. O sistema está permanente¬mente em exibição ao público por meio do evento Exposição de Holografia, no ende¬reço http://www.ifi.unicamp.br/~lunazzi/expo.htm
Em mais um de seus projetos, a Agência para Pesquisa de Projetos de Defesa Avançados, DARPA, está financiando o desenvolvimento de um sensor para armas químicas baseado na nanoestrutura das asas das borboletas. O projeto será desenvolvido por um grupo de pesquisadores da Universidade de Exeter em parceria com a Universidade de Albany e com o Laboratório de Pesquisas da Força Aérea Americana.
O projeto é baseado em uma pesquisa publicada em 2007 que mostra que algumas partículas gasosas são capazes de alterar a estrutura das asas de borboletas, interferindo na forma como interagem com a luz e, portanto, na sua cor.
As cores das borboletas são devidas a combinação dos efeitos tridimensionais de tais estruturas com suas pigmentações. No entanto, o efeito produzido pelas estruturas são bem mais notáveis que os produzidos pelas pigmentações. O que acontece é que estas estruturas alteram a forma como a luz atravessa ou é refletida pelos materiais, sendo responsáveis pelas cores mais brilhantes presentes nos insetos.
Reprodução (theengineer)
Aplicando o princípio de funcionamento das cores estruturais, os pesquisadores tentarão desenvolver estruturas similares. Através de técnicas como litografia, eles desenvolverão estruturas orgânicas que mudarão de forma quando expostas a determinados compostos químicos. Desta forma, será possível desenvolver uma quantidade enorme de sensores químicos.
Uma revolução está ocorrendo diante de nossos olhos e nós não estamos notando. A fronteira entre os homens e as máquinas está cada dia mais estreita e devido ao seu crescimento progressivo não estamos nos dando conta.
Se olharmos em nossa volta, perceberemos que cada dia mais os sistemas automatizados fazem parte da nossa vida. Tomando como exemplo o segmento automotivo, nos últimos anos temos experimento tecnologias que tiram o controle dos carros de nossas mãos e transferem para máquinas. Como exemplo desta revolução, temos os sistemas de monitoramento de tráfego que ,através de radares, fazem uma varredura do ambiente ao nosso redor e ajustam a velocidade para valores mais apropriados. Desta forma, podemos guiar de uma forma mais eficiente economizando gasolina e diminuindo os riscos de acidentes. Para se ter uma idéia, a montadora Ford , através de um teste de consumo de combustível, chegou a marca de 20% de economia quando se dirige de forma mais eficiente, ou seja, freando e acelerando menos.
Em um futuro próximo, podemos vislumbrar um mundo em que não se perde tanto tempo no trânsito. Dados do Departamento de Estatística dos Estados Unidos demonstraram que os americanos gastam em média 100 horas anuais nos percursos de ida e volta para o trabalho. Para se ter uma idéia desse valor, basta levar em conta que é superior às férias anuais de duas semanas que eles recebem. Imagine agora, se eles pudessem deixar o controle por conta do próprio carro e pudesse realizar outras tarefas, tais como ler um livro ou dormir. O ganho em qualidade de vida seria enorme!
Para acelerar ainda mais esta revolução, a Agência de Pesquisa para Projetos Avançados de Defesa, a DARPA, está desenvolvendo competições com veículos totalmente autônomos. Os competidores têm que desenvolver carros que são capazes de percorrerem determinado percurso, em um ambiente de guerra civil, utilizando sistemas como GPS, frenagem automática e guia avançado de faixas. Ferramentas presentes em veículos comerciais.
Apesar de algumas pequenas batidas, em cada edição da competição os carros têm obtido avanços consideráveis. Para se ter uma idéia, em características como tempo de resposta e visão noturna os carros autônomos já se comportam melhor que nós humanos.
Figura 1. Carros Automatizados
Um robô dirigindo seu carro até que vai não é? E um realizando uma cirurgia em você? Pois este é o próximo passo da DARPA. Pensando na árduo tarefa dos cirurgiões, os quais têm que contar com toda precisão para realizar as incisões, os pesquisadores estão buscando desenvolver robôs cirurgiões. Na verdade, já existem mais de 850 hospitais pelo mundo que utilizam desta tecnologia, porém, neste caso, os cirurgiões não podem controlar remotamente estas máquinas. Já no projeto que será desenvolvido pela agência americana, as máquinas poderão ser controlados de qualquer lugar, deste que se tenha uma rede sem fio.
Os computadores trabalham através de simples operações envolvendo 0s e 1s ou presença e ausência de corrente. Após passar por vários níveis de abstração, estes dispositivos digitais fornecem a nós usuários informações mais próximas do entendimento humano, como imagens, vídeos, textos e etc. Um funcionamento simples e bastante efeciente, principalmente quando se trabalha com questões exatas.
Porém, nos dias de hoje, necessitamos cada vez mais de calcular probabilidades. Quando queremos determinar, por exemplo, quais chances de determinado usuário querer comprar um livro de ficção científica ou um de engenharia, trabalhamos com probabilidades, levando em conta as ações anteriores deste individuo. Algo que pode parecer simples é bastante trabalhoso para os computadores atuais, os quais são feitos para trabalhar com questões exatas.
Pensando nisso, pesquisadores do MIT estão desenvolvendo chips capazes de calcular probabilidades com muito mais agilidade que os chips atuais. Os pesquisadores esperam desenvolver com esta tecnologia chips que realizam a checagem de erros, podendo ser utilizados em dispositivos que vão desde câmeras a servidores.
Se tudo der certo,a Lyric pretende criar processadores que serão milhares de vezes mais efecientes quanto ao custo, tamanho e potência. Os primeiros chips já desenvoldidos são mais rápidos, cerca de 30 vezes menores e consomem 12 vezes menos energia. Apesar de a área de correção de erros não ser muito atraente, ela é uma área de extrema importância, pois as memórias flashs criadas atualmente não são 100% confiáveis. Isso significa que as informações armazenadas ou lidas a partir delas podem conter erros.
A maior parte dos 20 milhões de doláres recebidos como financiamento para as pesquisas vêm do Departamento de Defesa dos Estados Unidos. Esta pesquisa voltada para a área militar visa separar dos bits enviados através de redes de comunicação o que é informação e o que é ruído.
No entanto, a Lyric pretende expandir suas ações, aproveitando todos os problemas em que se tem várias opções e se deve fazer a melhor escolha.
O trabalho da empresa será difícil, ainda mais se tratando de um mundo em que todas as tecnologias funcionam em um mesmo padrão há décadas.
Pesquisadores da Universidade de Nottingham produziram transdutores tão pequenos que são impossíveis de serem vistos pelo olho humano. Para se ter uma idéia do tamanho deles, 500 dos mais pequenos podem ser colocados através da largura de um fio de cabelo.
Eles são capazes de produzir ultrassons de alta frequência que possuem comprimento de onda inferior ao comprimento da luz visível. Teoricamente, tais dispositivos são capazes de gerar imagens de objetos com uma resoluçao melhor do que a gerada por qualquer microscópio óptico. Isto ocorre porque quanto menor o comprimento de onda, menores são os objetos que você consegue observar e melhor é a resolução.
Os microscópios ópticos utilizam a luz visível para gerar imagens, trabalhando em comprimentos de onda em torno de 500 nm. Já os transdutores desenvolvidos pelos pesquisadores serão capazes de gerar comprimentos de 100 nm. Dessa forma, seremos capazes de visualizar objetos cinco vezes menores que as que visualizávamos com o microscópio óptico.
Os transdutores são constituídos por duas superfícies refletores em suas extremidades e por uma superfície transparente no meio, formando uma espécie de sanduíche. Quando atingidos por lasers, estes dispositivos são capazes de emitir ultrassons que se caracterizam pela alta frequência e pequeno comprimento de onda.
Os pesquisadores esperam poder usar esta tecnologia para conseguirem em um futuro próximo realizarem ultrasonografia de órgãos e ajudar os médicos a diagnosticarem doenças como o câncer de ossos antes que já tenham afetado grande parte do organismo. Isto seria possível, porque segundo os pesquisadores, enquanto que as ultrassonografias atuais conseguem detectar objetos de alguns milímetros, com a nova tecnologia detectaríamos objetos até 10.000 vezes menores. Incrível não é ?!
Porém, para conseguir alcançar os objetivos, os pesquisadores terão que vencer a atenuação,que se caracteriza pelo enfraquecimeto do sinal ao percorrer distâncias. O que ocorre é que quanto menor o comprimento de onda, mais o sinal fica afetado pela atenuação, impedindo que seja possível se observar através de muitos objetos.
Sabe aquele MP3 que vira e mexe está sempre descarregando nas horas erradas, quando você mais gostaria de estar escutando sua música favorita. Pois então, imagine agora que fosse possível através dos seus movimentos e do calor de seu organismo gerar energia elétrica suficiente para mantê-lo funcionando e até mesmo recarregá-lo. Pensando nisso e em outras aplicações, como por exemplo os sistemas de monitoramento de saúde sem fio, pesquisadores da Universidade de Southampton estão desenvolvendo um tecido especial, capaz de gerar energia elétrica a partir dos movimentos e do calor de nosso organismo.
Os tecidos inteligentes serão fabricados através de um processo de impressão rápida onde filmes de materiais piezoelétricos e termoelétricos são acoplados aos tecidos convencionais, tornando-os capazes de captar e transmitir energia elétrica para utilizações potenciais.
Para a fabricação dos filmes piezoelétricos, materiais que são capazes de gerar energia elétrica a partir de algum esforço aplicado sobre eles, os pesquisadores apostam na utilização de polímeros com materiais cerâmicos adicionados a eles.
Já o filme termoelétrico será confeccionado com a utilização de dois semicondutores acoplados, um do tipo p e outro do tipo n. Dessa forma, explorando o efeito Seebeck será possível gerar eletricidade através de uma diferença de temperatura entre eles.
O objetivo dos pesquisadores é conseguir confeccionar tecidos que apesar de terem sido modificados, continuem agradáveis, não se tornem duros.
Porém, as altas temperaturas necessárias no processo de impressão rápida dos filmes sobre o tecido constituem um grande desafio que tem de ser superado para que as roupas inteligentes possam ser confeccionadosdos. utilizando diversos tipos de tecidos.
Não é de hoje que vários obras da engenharia são inspiradas em modelos biológicos, podemos citar ,entre os vários exemplos, as roupas de natação feitas com materiais que se assemelham à pele dos tubarões, reduzindo assim o atrito com a água. Existe até uma disciplina especialmente criada para estudar os sistemas biológicos e através do entendimento dos mesmos buscar analogias com possíveis aplicações na engenharia, a biomimética. O motivo para tamanho interesse na natureza está nos milhões de anos de evolução que promoveram o desenvolvimento de sistemas adaptados, ágeis e com um consumo mínimo de energia.
Utilizando da biomimética, um grupo de pesquisadores da Suiça está desenvolvendo veículos voadores que possuem a forma de peixes. Dessa forma, eles buscam fazer uma analogia da aerodinâmica dos peixes nas profundezas dos oceanos com os vôos de tais veículos no ar, aproveitando-se da eficiência energética dos peixinhos, em torno de 70%, para resolver os problemas de consumo de combustíveis na aviação, que têm uma eficiência energética em torno de 30%.
O projeto do grupo de pesquisadores se baseou em um veículo voador constituído por 3 segmentos conectados através de polímeros eletroativos( do inglês EletricActive Polymers-EAPs), materiais inovadores que são capazes de transformar a energia elétrica em alterações em sua forma e/ou dimensões. Como estes materiais são semelhantes aos plásticos, borrachas é possível construir músculos artificiais leves, baratos e energicamente eficientes. Os EAPs seriam responsáveis pelas contrações e distenções, fazendo com que o veículo se encurve e movimente para a frente de forma análoga à um peixe.
Figura 1. Protótipo
Dessa forma, os pesquisadores conseguiram obter um balão em forma de peixe capaz de voar por até 20 minutos em uma velocidade de 0.5 m/s com uma eficiência energética de cerca de 70% e sem praticamente nenhum ruído. É claro que eles estão bem distantes de valores que possibilitem uma aplicação comercial, mas eles dizem estar confiantes com o dia em que todos olharemos para os céus e veremos vários aviões com formatos de peixes. Fica a dúvida se eles realmente chegaram lá.
Atualmente, quando um avião passa por manutenção, todos os itens devem ser checados em busca de erros, fazendo com que a manutenção seja lenta e bastante despendiosa. Estima-se que cerca de 22% de todas as despesas de tais aeronaves por hora de vôo estejam concentradas nos processos de manutenção.
Buscando mudar este cenário, a empresa EADS busca equipar as aeronaves com sensores wireless, de forma que seja possível obter informações importantes em tempo vôo tais como esforço a qual esta submetida a fuselagem e quais são os componentes que necessitam de manutenção. Dessa forma, ao invés de se checar cada componente em busca de erros, o próprio avião, através dos sensores, informaria quais são as manutenções necessárias.
Para desempenhar uma função tão crucial como esta e em locais, como por exemplo as pontas das asas, onde cabos não podem ser instalados e as bateriais teriam um tempo de vida limitado,a EADS está desenvolvendo sensores wireless auto-suficientes e confiáveis. Tais sensores são capazes de transformar o fluxo de calor em energia elétrica com a ajuda de um gerador termoelétrico.
O princípio de funcionamento do gerador termoelétrico está baseado no efeito de Seebeck, através do qual é possível, utilizando componentes de semicondutores, produzir a partir de gradientes de temperatura uma corrente elétrica. Como em aviões os gradientes de temperatura são enormes, já que externamente temos temperaturas de -20°C a -50°C e internamente temperaturas em torno de 20°C, tal mecanismo é perfeito.
A EADS também desnevolveu um mecanismo de gerenciamento de potência, através do qual mantém os níveis de tensão em faixas aceitáveis para os sensores. O sistema é capaz também de armazenar energia, sendo possível superar regiões onde não ocorra a produção de energia.
Os testes realizados em câmaras climáticas têm demonstrado a aplicabilidade dos sensores, sendo a geração de energia e o armazenamento suficientes para um funcionamento seguro dos mesmos.A empresa EADS busca agora realizar testes em vôos e busca por alternativas para a instalação dos sensores em regiões críticas, tais como as turbinas. Aplicações de sensores com funcionamento análogo pela industria automotiva também vem sendo estudado.
As ligas com memória de forma(Shape Memory Alloys - SMAs) têm atraído um enorme interesse da comunidade científica devido aos comportamentos únicos apresentados, tais como a pseudoelasticidade e o efeito memória de forma. Tais comportamentos são resultantes de transformações martensíticas que tais ligas sofrem, podendo estas serem ocasionadas por mudanças na temperatura ou tensão.
O efeito memória de forma está associada a uma mudança de forma devido à variação da temperatura. O que ocorre é que em temperaturas mais baixas, estes materiais apresentam uma fase denominada martensita, a qual se caracteriza por possuir várias estruturas martensíticas distintas que se movimentam com uma relativa facilidade, sendo por isso denominada a fase "mole". Caso sejam submetidos a uma tensão, algumas estruturas martensíticas tendem a se transformar em outras mais estáveis, levando o material uma mudança de forma. Tal comportamento é denominado quasiplasticidade e a alteração da forma pode ser recuperada desde que o material deformado seja aquecido acima de uma temperatura característica.Este comportamento distinto destas ligas é explicado pela transformação das estruturas martensíticas em austeníticas induzida pela temperatura.
Já a pseudoelasticidade ocorre se a SMA está em uma temperatura alta o suficiente para que todo o material se encontre em estado austenítico. Nesta situação, caso a liga seja submetida a uma tensão, apresentará a um nível de tensão constante uma deformação enorme, resultante de uma transformação da austenita em martensita induzida pela tensão. Porém, caso a SMA seja descarrega antes de se alcançar um nível de tensão crítico, será possível recuperar toda esta deformação.
Agora, como já conhecemos as SMAs e os comportamentos associados com as mesmas, podemos falar sobre os músculos eletrônicos.
Os músculos são uma massa de células que se caracterizam pela sua contratibilidade, a qual está relacionada a uma mudança de forma pela ação de impulsos nervosos.
Figura 1. Músculo
Imagine que maravilha seria ter algum material que, da mesma forma que os músculos, pudesse através de determinado estímulo mudar sua forma e com isso gerar a capacidade de movimento da estrutura como um todo. Pois tais materiais já existem há um bom tempo, são as SMAs e o comportamento explorado é o efeito memória de forma.
Os músculos eletrônicos construídos com este funcionamento se baseiam na mudança de forma que as SMAs sofrem quando aquecidas acima de determinada temperatura, sendo este aquecimento realizado através do efeito joule ocasionado pela passagem de uma corrente elétrica. Desta forma, ao invés de usar motores que representam um aumento no peso da estrutura e impossibilitam algumas aplicações, podemos aplicar tais ligas que além de serem mais leves apresentam uma relação peso/potência superior à apresentada pelos motores convencionais. Além da mudança de forma, outro aspecto explorado em tais aplicações é a mudança no módulo de elasticidade relacionada com a mudança da estrutura martensítica, fase "mole", para uma estrutura austenítica, fase "dura", chegando em alguns ser o módulo de elasticidade três vezes superior na fase austenítica quando comparada à martensítica.
Fig2.Músculo baseado em atuadores com Memória de Forma Jason Dorfman/CSAIL.
Um conjunto de novos materiais que prometem são as ligas com memória de forma (Shape Memory Alloys - SMA) , metais que são conhecidos assim pela sua capacidade de recuperar determinada forma após ser aquecido acima de uma temperatura característica. É assim, imagina que aquela armação dos óculos que você adora esteja justamente no lugar em que seu filho agitado acaba de pisar, se esta armação for feita de alguma das ligas que apresentam este comportamento, para que aquela armação toda amassada voltasse a ser os óculos do seu sonho bastaria o aquecimento acima de determinada temperatura. Como em um passo de mágica, seus óculos voltariam a apresentar a mesma forma que tinha antes da deformação. No entanto, não existe mágica, o que acontece é uma transformação martensítica induzida por temperatura.
As transformações martensíticas são transformações de fase sólido-sólido que ocorrem sem que haja difusão, ou seja, não existem movimentos de longo alcance dos átomos, mas sim um rearranjo dos átomos. Sendo assim, o processo ocorre em velocidades tais que se aproximam da velocidade do som. As transformações martensíticas podem ser induzidas por mudanças na temperatura ou na tensão a qual estão submetidos estes materiais. Por trás das varias aplicações estudadas para as ligas com memória de forma estão estas transformações martensíticas.
O efeito memória de forma é caracterizado por esta recuperação de uma deformação com o aquecimento do SMA acima de uma temperatura característica. O que acontece é que durante a aplicação da tensão, as várias variantes martensíticas existentes tendem a se auto-acomodarem em uma forma mais estável, sofrendo o metal a uma deformação que após a retirada da tensão permanece. Este comportamento é conhecido como quasiplasticidade, podendo ser visto na Figura 1. Se este metal for aquecida acima da temperatura em que toda a fase martensítica se transforma em austenítica, ele tende a recuperar a forma inicial, fenômeno este conhecido como efeito memória de forma.
Figura 1. Comportamento Quasiplástico- Esquemático.
Para um melhor entendimento destes fenômenos devemos conhecer melhor o comportamento termomecânico destas ligas. As SMAs apresentam quatro temperaturas características, as quais podem ser vistas na figura 2, a primeira destas temperaturas é a Ms (Temperatura de início de formação da Martensita), temos também a Mf (Temperatura final de formação da Martensita) na transformação direta que ocorre durante resfriamento, já na transformação inversa que ocorre durante o aquecimento temos as temperaturas As (Temperatura inicial de formação da Austenita) e Af (Temperatura final de formação da Austenita). Sendo a transformação martensítica induzida por temperatura um processo em que quando se resfria o metal, a fase martensítica se forma e cresce continuamente, enquanto que ao se aquecer a fase martensítica diminui e tende a desaparecer.
Figura 2. Temperatura Característica das Ligas com Memória de Forma – Esquemático
Já o comportamento pseudoelástico das SMAs está baseado em um transformação martensítica induzida por tensão, ocorrendo em estado completamente austenítico, ou seja, temperatura superior a Af. Neste caso, quando se aplica determinada tensão sobre o material ele se comporta inicialmente de forma elástica, ou seja, apresenta uma deformação proporcional ao nível de tensão e recuperável. Porém, à medida que a tensão aumenta, em um determinado nível praticamente constante o material passa a apresentar uma deformação grande, chegando em alguns casos a até 10% do comprimento inicial.Este comportamento é explicado pela transformação que ocorre da austenita em martensita induzida pela tensão. Após esta etapa, temos um comportamento elástico da fase martensítica, com módulo de elasticidade diferente daquele apresentado inicialmente pela fase austenítica, chegando em alguns casos ser o módulo de elasticidade da austenita três vezes superior ao módulo da martensita. Caso o material seja descarregado antes de que se atinja um nível de tensão crítico, ele será capaz de recuperar sua forma inicial. Portanto, temos entre os SMAs ligas que apresentam deformações de até 10% recuperáveis, um comportamento único destes materiais. Além disso, durante esta transformação reversa da martensita em austenita durante o descarregamento, temos uma histerese. Portanto, o material retorna por um nível de tensão inferior a aquele em que ocorreu a transformação direta da austenita em martensita. A Figura 3 representa esquematicamente esta transformação e a histerese.
Figura 3. Representação do Comportamento Pseudoelástico
A utilização dos SMAs como absorvedores de vibração é baseado na dissipação de energia devido a histerese.Como a histerese é observada tanto nas transformações martensíticas induzidas por temperatura quanto nas induzidas por tensão, ambos comportamentos podem ser explorados, sendo a energia liberada utilizada para dissipar energia de um sistema primário. A ocorrência deste fenômeno é explicado com base no atrito que ocorre entre as superfícies das diferentes variantes martensíticas ou entre as superfícies martensíticas e austeníticas, sendo dependente da temperatura e da freqüência de vibração. A eficiência das ligas de memória de forma como absorvedores de vibração é tal que algumas ligas como CuZnAl são juntamente com o compostos de Mg os elementos com maior taxa de dissipação de energia.
O efeito memória de forma pode ser subdividido em dois efeitos, sendo o primeiro deles o que é conhecido como efeito memória de forma propriamente dito. Neste caso, após uma deformação sofrida por uma SMA, sendo esta aquecida acima de Af ela retorna a sua forma original. No entanto, caso se resfrie esta liga, ela não sofrerá mudanças de forma. Já em um segundo efeito que pode ser observado, desde que a SMA seja treinada, temos que quando aquecida o metal apresentará uma forma e quando resfriado ele passará a ter uma outra forma.
RSS Feed
Twitter
