Meus Queridos alunos,
A Química se faz importante quando conseguimos perceber que ela forma e transforma tudo que existe no universo. E a partir deste momento, sem perceber, você aprendeu seus conceitos.
Esta é a forma com que encaramos Ciência!
Que as épocas festivas os façam refletir e relaxar para uma nova caminhada de muita Química na cabeça!
E que quando vocês olharem para o céu no dia da virada, lembrem-se dos fótons!
Sucesso a todos
Um super abraço,
Prof. Jaqueline Donadia
quinta-feira, 17 de dezembro de 2009
quarta-feira, 16 de dezembro de 2009
Criado o menor tubo de ensaio do mundo
Pesquisadores da Universidade do Texas fizeram um experimento básico de química naquele que é decididamente o menor tubo de ensaio do mundo, medindo um milésimo do diâmetro de um fio de cabelo humano.
O tubo de ensaio nanotecnológico é tão pequeno que foi necessário um microscópio eletrônico para que o experimento executado em seu interior pudesse ser observado.
Fusão de nanopartículas
Construído inteiramente em carbono, o nanotubo de ensaio foi usado para a fusão de um nanofio de germânio com uma nanopartícula de ouro na ponta.
"Essencialmente, nós observamos fenômenos bem conhecidos, como a fusão, a capilaridade e a difusão, mas em uma escala menor, muito menor, do que era possível antes," explica o químico Brian Korgel.
Nanoquímica
Os experimentos são relativamente simples, mas fornecem novos insightsfundamentais sobre o comportamento dos nanomateriais.
Por exemplo, durante o experimento, o nanofio fundiu-se conforme a temperatura subiu, mas manteve seu formato porque as dimensões do nanotubo de ensaio não permitiram que o material se espalhasse.
"Nesses estruturas muito pequenas, o comportamento de fase, como a temperatura de fusão, pode ser diferente do que ocorre nos materiais maciços e essas diferenças podem depender das dimensões," explica Korgel.
"Assim, se a estrutura muda quando acontece a mudança de fase, então fica muito difícil interpretar o resultado e, de fato, ele pode nem mesmo representar o comportamento real do sistema," diz o pesquisador.
Nanoexperimentos práticos
Isto torna o nanotubo de ensaio de carbono uma ferramenta insuperável para estudar o que acontece, em nanoescala, quando os materiais se aquecem e se fundem ou se vaporizam.
Segundo os pesquisadores, essa possibilidade de estudar as alterações de fase em nanoescala torna o nanotubo de ensaio adequado para testes de materiais super leves, desenvolvimento de novos materiais ópticos e para a síntese de compostos para uso em células solares, apenas para citar alguns exemplos.
Postado por: Thiago Elias Zucolotto
Nano-origami cria células solares tridimensionais
Juntando a fotolitografia utilizada para a fabricação de chips com um processo de dobradura espontâneo que lembra um origami nanotecnológico, pesquisadores desenvolveram uma técnica para a fabricação de peças tridimensionais que poderão ser usadas na construção de nanomáquinas.
"Esta é uma forma completamente diferente de construir estruturas tridimensionais. Nós estamos abrindo um novo caminho para o que se pode fazer com os processos de automontagem," diz o Dr. Ralph G. Nuzzo, da Universidade de Illinois, nos Estados Unidos.
Silício maleável
O processo é feito a partir de películas de silício tão finas que o material, normalmente muito quebradiço, ganha maleabilidade, podendo ser dobrado sem se quebrar.
Para testar a nova técnica de forma muito prática, os pesquisadores usaram o processo de origami high-tech para construir células solares cilíndricas e esféricas, avaliando em seguida os efeitos do formato sobre seu desempenho.
Origami nanotecnológico
Tudo começa com uma fatia finíssima de silício, de formato circular, fabricada com a técnica tradicional de fotolitografia.
A seguir, os pesquisadores colocaram uma gota de água no centro do pequeno disco. Conforme a água evaporava, as forças de capilaridade puxavam as bordas da película, fazendo-a dobrar ao redor da gota de água, assumindo seu formato.
Para manter o formato depois que toda a água se evaporou, os pesquisadores colocaram um pequeno cristal de vidro, recoberto com um adesivo, no centro dessa flor às avessas.
Células solares esféricas
"A estrutura fotovoltaica resultante, ainda não otimizada para o desempenho elétrico, oferece uma abordagem promissora para coletar a energia solar de forma eficiente usando filmes finos," explica Jennifer Lewis, que também participa da pesquisa.
Ao contrário das células solares tradicionais, que são planas, células solares tridimensionais podem funcionar simultaneamente como estruturas ópticas passivas de rastreamento da luz do Sol, permitindo a captura de fótons que veem de todas as direções.
E as células solares nem de longe serão as únicas beneficiadas com a técnica de nano-origami. O processo de dobraduras com água, que cria essencialmente um processo de automontagem, poderá ser aplicado a qualquer tipo de material feito em películas, e não apenas ao silício.
Modelo preditivo
Para otimizar a utilização da nova técnica, os pesquisadores desenvolveram, a partir de seus experimentos práticos, um modelo computadorizado preditivo que permite calcular os parâmetros do processo a partir do tipo de filme fino utilizado, de suas propriedades mecânicas e do formato final da nanoestrutura que se deseja obter.
Com o modelo, é possível selecionar o melhor material para se atingir o formato de peça que se deseja construir, assim como a espessura da película original e os demais parâmetros, como a velocidade de aquecimento.
Postado por:Thiago Elias Zucolotto
Fibras de nanotubos de carbono aproximam-se da fabricação comercial
Se a foto ao lado não lhe parece especialmente bela, saiba que o simples fato de poder ver essas estruturas pode significar que estamos mais próximos de mudanças radicais na transmissão de energia, na nanoeletrônica e, eventualmente, até da construção de um elevador espacial.
Um grupo internacional de cientistas desenvolveu uma técnica para a fabricação em escala industrial de fibras compostas unicamente por nanotubos de carbono puros e de alta qualidade.
Várias estruturas produzidas pela nanotecnologia são científica e tecnologicamente interessantes nas suas dimensões submicroscópicas. Mas podem ser ainda mais úteis caso possam ser fabricadas de forma apresentar as suas propriedades na escala macro, permitindo seu uso direto pelo homem. É o caso do avanço anunciado na última segunda-feira, sobre a fabricação de fibras de materiais ultra duros, um feito alcançado por cientistas ligados à NASA. E é o caso desta nova técnica envolvendo os nanotubos de carbono.
Processo de fabricação de plásticos
A nova técnica trata os nanotubos de carbono na fase líquida, levando para esse promissor material os mesmos processos que a indústria química vem usando há décadas para produzir plásticos.
"Os plásticos formam uma indústria de trilhões de dólares por causa da produção maciça que é possível com o processamento líquido," diz o Dr. Matteo Pasquali, da Universidade Rice, nos Estados Unidos, um dos autores da descoberta.
"A razão pela qual os supermercados usam sacolas plásticas, e não de papel, e a razão pela qual as roupas de poliéster são mais baratas do que as de algodão, é que os polímeros podem ser fundidos ou dissolvidos e processados como líquidos. O processamento dos nanotubos como fluidos coloca à disposição toda a tecnologia de processamento líquido desenvolvida para os polímeros," diz ele.
O avanço é um prosseguimento de uma descoberta anterior, em que os nanotubos de carbono passaram a ser produzidos em grandes dimensões.
O processo foi batizado de Hipco, um acrônimo para High-Pressure Carbon Monoxide Process - processo de monóxido de carbono sob alta pressão, numa tradução livre.
Solventes fortes
Ao dissolver os nanotubos puros em solventes fortes - como o ácido clorossulfônico - os pesquisadores descobriram que eles se alinhavam por si mesmos, formando cristais líquidos alongados, que podem ser tecidos em fibras.
O processo não é muito diferente do utilizado para a produção de fibras como o Kevlar e as atuais fibras de carbono. "O Kevlar, a fibra de polímeros usada hoje nas roupas à prova de bala, é entre 5 e 10 vezes mais forte do que as nossas primeiras fibras de nanotubos de carbono. Mas, em teoria, nós poderemos fabricar fibras 100 vezes mais fortes," explica Pasquali. "Se nós pudermos realizar apenas 20% do nosso potencial, já teremos o material mais forte conhecido."
Mas a resistência não é o único trunfo dos nanotubos de carbono. Eles podem transferir eletricidade de forma até 200 vezes mais eficiente dos que os melhores condutores elétricos atuais, o que poderá revolucionar a transmissão de energia de longa distância, hoje a responsável pela maior parte das perdas da eletricidade gerada.
Falta de homogeneidade
Apesar da importância da descoberta, este ainda não é o passo final para a chegada definitiva das fibras de nanotubos de carbono ao mercado com todo o seu potencial.
Isto porque, embora produzam nanotubos de alta qualidade e pureza, os cientistas ainda não conseguem fabricar nanotubos com diâmetros e comprimentos definidos e constantes.
É isto que faz com que as fibras de nanotubos de carbono não tenham a força prevista pela teoria.
As promessas dos nanotubos de carbono
Poucos avanços tecnológicos têm sido tão propalados e discutidos quanto os nanotubos de carbono. Desde sua descoberta, em 1991, eles têm sido apontados como promissores para quase tudo, de novos tratamentos contra o câncer até soluções para a crise mundial de energia.
Todo esse alarde parece um tanto exagerado, dado que os nanotubos de carbono são extremamente difíceis de fabricar. Manipulá-los, então, é ainda mais difícil.
Então, por que tantas promessas? Simplesmente porque os nanotubos de carbono são incrivelmente versáteis e possuem propriedades não encontradas em nenhum outro material.
Por exemplo, eles podem ser tanto metálicos quanto semicondutores - o que os torna promissores para uso em chips de computador ultra miniaturizados e com baixíssimo consumo de energia. Eles podem ser conectados a anticorpos para identificar doenças, unir-se a moléculas que se ligam a proteínas específicas, como as presentes nas células tumorais, podendo matar as células do câncer ao serem aquecidas por ondas de rádio. Eles já foram utilizados para fabricar transistores menores do que os que se acredita possível fabricar com a tecnologia da eletrônica atual.
E, apenas para lembrar novamente de sua força e resistência, peças de nanotubos de carbono pesarão 1/6 do peso de uma peça de aço, mesmo sendo 100 vezes mais resistentes.
Como se pode ver, as promessas continuam as mesmas. Só que agora um pouco mais próximas da realização.
Postado por: Thiago Elias Zucolotto
terça-feira, 15 de dezembro de 2009
Célula solar sem silício demonstra potencial da eletrônica orgânica
Redação do Site Inovação Tecnológica - 23/03/2009
Painel solar semitransparente
Engenheiros espanhóis construíram um módulo de células solares orgânicas, sem utilização de silício, que pode ser utilizado diretamente para a montagem de painéis solares semitransparentes, de mais fácil utilização na construção civil do que os grandes e pesados painéis fotovoltaicos.
A tendência para as células solares orgânicas é que elas venham a ser produzidas em processos de impressão semelhantes ao princípio de funcionamento das impressoras a jato de tinta (veja Células solares começam a ser produzidas por impressão jato de tinta).
Módulo solar orgânico
Contudo, o módulo agora demonstrado pelos pesquisadores do Instituto Ikerlan, torna possível uma abordagem intermediária, na qual os módulos de células solares orgânicas possam ser montados da mesma forma que os atuais painéis fotovoltaicos à base de silício, aproveitando a estrutura industrial existente.
O módulo solar orgânico mede 3 cm x 3 cm e contém 16 células solares individuais interconectadas. Os conectores para sua ligação em série ou em paralelo estão disponíveis nas laterais dos módulos.
Vantagens das células solares orgânicas
A grande vantagem das células solares orgânicas é a não utilização de silício, um material eficiente mas muito caro, devido à sua elevada demanda pela indústria eletrônica e de semicondutores, para a construção de processadores e chips em geral.
Além do preço, os painéis solares têm encontrado resistência junto à construção civil devido à dificuldade de sua integração na arquitetura. Ainda que alguns países já possuam legislações que obriguem o uso de painéis solares nos prédios novos, sua aplicação ainda está restrita aos telhados e terraços, onde eles não atrapalham o visual do edifício.
Como as células solares orgânicas são feitas de polímeros, sua matéria-prima é mais barata e largamente disponível, além de poderem ser fabricadas em diversas cores. Sua flexibilidade também permite a construção de painéis em formatos não-planos.
Bibliografia:
http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias
Postado por : João Francisco Torres Piski
"Ressaltando sempre a necessidade da química na construção cívil."
Buraco na camada de ozônio faz bem para a Antártida
Os cientistas perceberam que está é uma proteção para o meio do continente do aquecimento global.
Não precisa ser cientista para perceber que o clima no planeta mudou. A gente mesmo nota que o tempo está diferente. Faz frio demais e esquenta demais.
Esse desequilíbrio se repete no mundo inteiro. Veja só a situação na Antártida. O centro do continente continua gelado, mas o gelo nas extremidades está derretendo.
Os cientistas perceberam que o buraco na camada de ozônio está protegendo o meio do continente do aquecimento global. O buraco na camada de ozônio, que superaquece o planeta, protege o centro da Antártida do calor.
Há 11 anos, a estação antártica brasileira não enfrentava tanto frio na primavera. Parece que o inverno não terminou.
O frio fora de hora trouxe mudanças na rotina na base. Um dos barcos de pesquisa ainda está preso no gelo. Os banhos estão racionados.
"A água é coletada em dois lagos na península. A água congelou e ficamos sem água na estação", falou Glênio Borges, chefe da EACF.
Biólogos gaúchos estão preocupados. Eles viajaram 3,6 mil quilômetros para estudar as skuas, que, nessa época, deveriam estar se reproduzindo.
“A maioria das aves ainda não fez ninho nem colocou ovos por causa dessa condição climática”, falou César Rodrigo dos Santos, biólogo Unisinos.
A estação brasileira fica na península Antártica. Apesar do inverno prolongado deste ano, essa é um das áreas mais afetadas pelo aquecimento do planeta. Noventa por cento das geleiras estão diminuindo.
A população de pinguins-de-adélia caiu 80%. O principal alimento deles, o camarão chamado kril, sumiu da região. Tudo reflexo do efeito estufa.
Há 16 anos, Heber Passos vai à estação brasileira. Ele mora num container, de onde monitora vários equipamentos de medição do tempo. “A gente tem velocidade e direção do vento, que fica em cima. Na parte de baixo, tem a acumulação de neve”, explicou.
Dados como esses são registrados em diversas estações de pesquisa e ajudam meteorologistas a entender o que acontece na Antártida. Enquanto a parte oeste esquenta, o interior do continente está cada vez mais frio. Há anos os cientistas tentavam entender porque isso acontece. Só agora surgiu uma explicação.
“A existência do buraco na camada de ozônio está evitando que o aquecimento global chegue a esse continente”, esclareceu Jefferson Simões, glaciologista da UFRGS.
Durante muito tempo se acreditou que o buraco na camada de ozônio poderia aquecer o continente gelado. Mas em novembro o Comitê Científico Internacional de Pesquisas Antárticas revelou que na verdade o buraco funciona como um imenso refrigerador.
O ozônio é um gás que absorve a radiação ultravioleta do sol. Sem ele, a atmosfera sobre a Antártida recebe menos calor e acaba formando um rodamoinho de ventos intensos que resfriam o centro da Antártida e isolam essa área do aquecimento global.
Mas o buraco na camada de ozônio está diminuindo e isso deve afetar e muito as temperaturas na Antártida.
"Nos próximos 50 a 100 anos o buraco deve voltar ao tamanho natural. Agora, a proteção que o buraco trouxe para a região Antártica, na questão do efeito estufa, pode deixar de acontecer. Para entendermos isso melhor a gente vai precisar continuar com os estudos ao longo dos próximos anos", alertou Luciano Marani, pesquisador do INPR.
Bibliografia: www.globo.com
Aluna: Nahiara Schraiber da Silva
Reações químicas tidas como impossíveis são obtidas com uma lâmpada
Dois químicos da Universidade de Princeton, nos Estados Unidos, descobriram uma nova forma incrivelmente simples de fazer com que moléculas orgânicas reajam entre si e dêem origem a novos compostos químicos que não podiam ser fabricados até agora.
Simplicidade e utilidade
O novo método de utilização de catalisadores está sendo avaliado pela comunidade científica como revolucionário, não apenas pelos resultados a que ele poderá levar, mas também pela sua simplicidade. Uma simplicidade que se encaixa perfeitamente na clássica imagem de uma lâmpada se acendendo quando o cientista encontra a solução para um problema.
Especialistas que avaliaram o trabalho afirmam que ele deverá levar à descoberta de novos tipos de medicamentos e de compostos químicos para uso na agricultura, além de simplificar reações químicas já utilizadas pela indústria.
Reações químicas ativadas por uma lâmpada
A ciência por trás do novo método é extremamente complexa, mas a técnica é tão simples quanto iluminar os compostos químicos que deverão reagir entre si com uma lâmpada incandescente, destas encontradas em quase todas as residências.
"Esta é a primeira vez que químicos perceberam o potencial da utilização de simples lâmpadas incandescentes - ou luz fraca - para induzir cataliticamente reações químicas orgânicas ... e de forma tão simples quanto parece ser," diz o Dr. David MacMillan, um dos descobridores do novo método.
Catalisadores orgânicos e inorgânicos
O método junta dois tipos diferentes de química - a catálise orgânica e a catálise inorgânica por fotorredução - combinando dois tipos diferentes de catalisadores e dois tipos de compostos químicos.
"Há dois ciclos catalíticos interconectados onde tudo está acontecendo exatamente no momento adequado," diz MacMillan. "É como uma orquestra com um maestro perfeito."
Fóton fatal
A reação envolve os compostos químicos alfa-bromocetônico e aldeído e dois catalisadores.
Um fóton emitido pela lâmpada ativa o catalisador inorgânico, que passa um elétron para uma molécula do alfa-bromocetônico. Essa molécula se fragmenta e produz uma molécula orgânica instável, muito ativa quimicamente. No momento exato, o catalisador orgânico interage com o aldeído, formando uma enamina, também uma molécula instável. As duas moléculas instáveis se atraem e se combinam.
A ligação química resultante representa uma nova reação química que o campo de pesquisas da catálise assimétrica vem perseguindo há anos. A utilização da lâmpada incandescente abre as portas para muitas outras reações químicas que até agora eram tidas como impossíveis.
Aluno: Igor Peixoto Biral
Nanoquímica acondiciona moléculas individuais em cápsulas de água
A água flui através de um microcanal de 35 micrômetros de largura, entrando em um estreitamento que a quebra em gotículas. Variando a largura do canal é possível controlar o diâmetro das gotículas.[Imagem: C. López-Mariscal/K. Helmerson/NIST]
Reações químicas controladas
Pesquisadores norte-americanos criaram uma nova ferramenta que permite o encapsulamento de moléculas individuais em gotículas de água e a realização de reações químicas entre elas de forma controlada.
A nova ferramenta permitirá a criação de microrreatores químicos compactos e integrados para a realização de experimentos e para a obtenção de informações sobre moléculas individuais e sobre a estrutura e o funcionamento de importantes materiais orgânicos, como proteínas, enzimas e DNA.
Attolitros
Os cientistas do Instituto Nacional de Padronização e Tecnologia dos Estados Unidos utilizaram a microfluídica - uma técnica para a manipulação de fluidos em escala microscópica - para criar gotículas minúsculas de água que carregam as moléculas individuais a serem estudadas.
Cada uma das gotículas, que são produzidas com grande uniformidade, tem um volume de um attolitro - metade de um bilionésimo de bilionésimo de litro, ou 10-18 litros. A molécula a ser estudada é inserida no interior de cada gota.
Utilizando feixes de raios laser de um aparato conhecido como pinças ópticas, o dispositivo move duas ou mais gotículas, cada uma contendo sua própria molécula. Ao aproximar as gotículas, elas se fundem, colocando as duas moléculas em contato e permitindo que os pesquisadores observem a reação química por meio do microscópio.
Microrreator
Nos primeiros testes do novo microrreator, os pesquisadores estão misturando moléculas fluorescentes que emitem diferentes cores, a fim de verificarem a precisão do dispositivo em colocar em contato as moléculas corretas. No futuro eles planejam fazer reações químicas mais interessantes, como as que ocorrem entre uma bactéria e um anticorpo, ou entre um cromossomo e um medicamento.
Os pesquisadores podem ajustar sua pinça óptica no padrão desejado, permitindo a manipulação não apenas de gotas individuais, mas também de conjuntos delas, abrindo novas possibilidades para estudos no campo da espectroscopia de moléculas individuais.
Cápsula de água
Para criar as gotículas, a água é forçada por um estreito canal onde a pressão, juntamente com a presença de um detergente, quebra sua tensão superficial. As gotículas resultantes entram pelos microcanais encontrando-se com as moléculas a serem estudadas. Como estas moléculas são colocadas na concentração adequada, cada gotícula captura apenas uma delas em 99% das vezes.
No interior de cada gotícula, a molécula fica flutuando livremente juntamente com as moléculas de água, que funcionam como uma cápsula que a mantém isolada até que a gota funda-se com outra, permitindo a reação química.
Aluno: Igor Peixoto Biral
NASA fabrica fibras de um dos materiais mais duros do mundo
Moeda suspensa por um fio tecido com as novas fibras de material super duro. [Imagem: DOE's Jefferson Lab]
Imagine um material virtualmente tão duro quanto o diamante, só que mais resistente a altas temperaturas, e que esteja disponível na forma de fios flexíveis, que possam ser tecidos na forma de roupas para proteção, para revestir naves espaciais ou para recobrir qualquer peça, em qualquer formato.
Essa possibilidade acaba de ser demonstrada, com o desenvolvimento de uma técnica que permite fiar um dos materiais mais duros disponíveis atualmente.
Nitreto de boro
Procure por materiais duros, daqueles que se aproximam da dureza do diamante, e certamente você encontrará o boro entre eles. Mais especificamente, o nitreto de boro.
O nitreto de boro é um composto onde boro e nitrogênio se unem somente por ligações covalentes. Ele não conduz eletricidade, mas conduz calor tão bem quanto os metais. É um pouco menos duro do que o diamante, mas mais estável, mantendo a dureza até 2.000 ºC, enquanto o diamante desfaz-se em grafite a cerca de 900 ºC.
Fios ultraduros
O nitreto de boro, ao ser sintetizado, tem a forma de um pó branco, que pode ser usado para fabricar cerâmicas extremamente duras, com várias aplicações industriais.
Materiais ultraduros são importantes para fabricação e revestimento de ferramentas, como proteção em escudos e roupas à prova de balas, no revestimento de peças industriais sujeitas a forte abrasão, como protetores contra radiação e contra o choque de micrometeoritos no espaço, apenas para citar algumas aplicações.
Agora, imagine dispor desse mesmo material, com as mesmas propriedades, na forma de fios. Fios podem ser tecidos nos mais diversos formatos e com total flexibilidade. Eles podem ser incorporados em resinas para formar peças complexas. Enfim, as aplicações industriais são incontáveis.
Nanotubos de nitreto de boro
Foi justamente isso o que conseguiram cientistas de vários laboratórios, trabalhando sob a coordenação do Centro de Pesquisas Langley, da NASA.
Os cientistas desenvolveram uma técnica para sintetizar nanotubos de nitreto de boro de alta qualidade. Os nanotubos são altamente cristalinos, sem impurezas, extremamente finos e muito resistentes.
É possível usar as técnicas comuns de tecelagem para unir os nanotubos do material super duro em fibras e tecidos, para fabricar coisas como coletes à prova de balas e células solares.
"Eles são grandes e macios, parecidos com tecido," explica Kevin Jordan, um dos responsáveis pela pesquisa. "Isto significa que você pode usar as técnicas comuns de tecelagem para uni-los em fibras e tecidos, para fabricar coisas como coletes à prova de balas e células solares."
Embora sejam nanotubos, eles são grandes o suficiente para serem tecidos em fibras macroscópicas. Neste primeiro experimento, os cientistas produziram fibras de alguns centímetros de comprimento e 1 milímetro de diâmetro.
Método vapor/condensador pressurizado
Para fabricar os nanotubos de nitreto de boro, os cientistas dispararam um feixe de laser sobre uma amostra de boro no interior de uma câmara de pressão cheia de nitrogênio. O laser vaporiza o alvo, formando uma nuvem de gás de boro.
Um condensador, um fio de metal resfriado, é inserido no meio da nuvem de boro, resfriando-o e causando a formação de gotas. Essas gotas combinam-se com o nitrogênio e formam os nanotubos de nitreto de boro espontaneamente, sem necessidade de nenhuma manipulação adicional.
A técnica de fabricação foi chamada de método vapor/condensador pressurizado (PVC - pressurized Vapor/Condenser).
Estudos práticos
Os pesquisadores afirmam que o próximo passo será testar as propriedades das fibras de nitreto de boro para determinar os melhores usos potenciais para o novo material. Eles também estão trabalhando para otimizar o processo de produção e aumentar a quantidade produzida em cada lote.
"A teoria nos garante que esses nanotubos de nitreto de boro têm aplicações no campo da energia, das aplicações biomédicas e, obviamente, aplicações aeroespaciais," disse Jordan.
Como somente agora começarão as pesquisas voltadas às aplicações práticas, é normal que algumas dessas possibilidades sejam descartadas conforme o material seja mais conhecido. Mas outras possam surgir.
"Algumas aplicações valerão a pena o esforço, outras não," afirma Mike Smith. "Mas nós não saberemos disso até que possamos colocar o material em boas quantidades nas mãos de outros pesquisadores."
Aluno:Igor Peixoto Biral
Adição de ossos bovinos cria cerâmicas de primeira linha
A utilização de ossos de boi como parte de matérias-primas de peças cerâmicas confere uma qualidade superior aos produtos acabados.
Essa técnica de fabricação é dominada atualmente somente pela Inglaterra, mas o Brasil acaba de dar um importante passo para ingressar nesse mercado.
Douglas Gouvêa, professor da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, vem, desde 2004, decifrando esse processo produtivo.
Diferentemente da técnica inglesa, que utiliza cerca de 50% de osso bovino calcinado na composição da peça, na versão brasileira o teor desse material ficou em torno de 2%.
"Utilizamos o osso como um ativador do fundente, no caso, o feldspato", disse Gouvêa, esclarecendo que o osso proporciona uma queima mais rápida e ainda auxilia a formação de nanocristais, fazendo a peça ficar mais translúcida e, desse modo, mais valorizada comercialmente.
A pesquisa também obteve vantagens econômicas para a indústria de porcelana, com a diminuição na temperatura de sinterização (fusão das matérias-primas em pó) de 50º C a 70º C.
"Se imaginarmos um forno com seis toneladas de material, dez graus a menos representam uma economia considerável de tempo e de energia empregada", explicou.
A qualidade da cerâmica com adição de ossos também é superior à das similares tradicionais. Além da aparência mais translúcida, a bone china, como é chamada a cerâmica com ossos, é menos porosa e apresenta resistência maior à flexão e ao impacto.
A equipe de Gouvêa já fez ensaios de impacto registrando um considerável aumento na resistência mecânica. O grupo agora pretende efetuar testes de flexão e de alvura nas peças com adição de osso.
O osso bovino é uma matéria-prima abundante no Brasil, que conta com um rebanho de cerca de 200 milhões de cabeças de gado.
O pesquisador explica que o material, subproduto da indústria de corte, passou a receber destinações menos nobres após a proibição internacional de utilizá-lo como aditivo de ração animal desde o advento da doença da vaca louca.
Por conta disso, o osso bovino tem servido basicamente para fabricar fertilizantes vegetais. Segundo o pesquisador, a utilização pela indústria cerâmica empregaria essa matéria-prima em produtos de maior valor agregado.
Diferentemente dos ossos de outros animais, o bovino confere um alto grau de alvura à cerâmica. Isso se deve ao fato de seu material agregado, como sangue e gordura, se desprender mais facilmente ao ser aquecido em autoclaves.
Resquícios desses materiais deixam na peça elementos indesejáveis como o ferro, por exemplo. "Ao oxidar, esse mineral deixa a cerâmica com aspecto acinzentado. Aliado ao processo de calcinação, o osso bovino torna-se quase isento de materiais orgânicos", explicou Gouvêa.
A próxima etapa da pesquisa é desenvolver o processo de esmaltação, que será aplicado no revestimento das peças. "Como a bone china dilata mais do que a cerâmica comum, temos que encontrar um esmalte que se adapte a esse processo", disse.
Aluno: Timóteo de Rezende Potin
domingo, 13 de dezembro de 2009
Peças metálicas com memória voltam ao formato original depois de deformadas
A importância do clipe de papel
O simulador já demonstrou seu valor ao permitir que os engenheiros desenvolvessem vários objetos, entre os quais um minúsculo fórceps para endoscopia.
Nada parece ser mais útil durante uma reunião de trabalho do que um clipe de papel. Basta em olhar em volta da mesa para ver que a grande maioria dos participantes está mais envolvida em esticar o pequeno pedaço de metal do que em prestar atenção em quem está falando.
Felizmente, até mesmo as reuniões mais enfadonhas acabam. E se, em vez de jogar no lixo o monte de clipes destruídos, fosse possível inserir todos em um pequeno recipiente com água quente e todos voltassem ao seu formato original, prontos para a próxima reunião?
Metal com memória
É justamente isto o que está fazendo uma equipe de engenheiros alemães do Instituto de Mecânica dos Materiais (IWM). Eles não estão preocupados exatamente com os clipes de papel, mas com um tipo de metal com memória - se uma peça fabricada com estas ligas se deformar, elas voltam ao formato original com um pequeno aumento de temperatura.
Essas ligas, chamadas SMA (Shape Memory Alloys ou ligas com memória de formato), são conhecidas há bastante tempo, já tendo sido utilizadas em pesquisas com robôs e até na indústria automotiva. Há muitas outras possibilidades de aplicação, mas nem sempre é fácil prever o que vai acontecer com essas ligas e suas memórias.
As características estruturais dessas ligas com memória são extremamente complexas, fazendo com que o desenvolvimento de cada peça exija um exaustivo e caro processo de tentativa e erro, até que o componente fique operacional com as características desejadas.
Simulador numérico
Este problema agora foi resolvido com um simulador do comportamento das ligas com memória. "A simulação numérica que nós desenvolvemos já responde várias questões no início do trabalho, muito antes de construirmos o primeiro protótipo," diz o engenheiro Dirk Helm, do Instituto Fraunhofer, na Alemanha.
O simulador já demonstrou seu valor ao permitir que os engenheiros desenvolvessem vários objetos, entre os quais um minúsculo fórceps para endoscopia. Normalmente, esses microfórceps somente podem ser fabricados usando juntas. Como poderia um componente tão pequeno ser produzido em tais dimensões, mantendo sua elasticidade e a possibilidade de rápida esterilização e não possuir juntas?
O simulador deu a resposta, fornecendo as características mais importantes do componente, como a resistência do metal e a força resultante do próprio fórceps. Até a durabilidade do instrumento foi previsto com antecedência. "Usando as simulações, nós pudemos saltar etapas, evitando a construção de inúmeros protótipos. Isso representou uma economia muito grande porque as ligas metálicas com memória são muito caras e difíceis de trabalhar," disse Helm.
Autor: Thais Caroliny
Redação do site Inovação Tecnológica
sexta-feira, 11 de dezembro de 2009
Os monstros de Chernobyl
Criaturas bizarras invadem o lugar mais mortal do planeta
por Texto Maurício Moraes
Com níveis mortais de radioatividade, a usina de Chernobyl, na Ucrânia, é um dos lugares mais contaminados e perigosos do planeta. Mas nas ruínas desse inferno nuclear está nascendo uma criatura bizarra: um fungo que come radioatividade. Ou melhor, não apenas um: pesquisadores dos EUA descobriram que há 37 espécies mutantes crescendo em Chernobyl. Elas foram descobertas numa inspeção de rotina, quando um robô vistoriava o interior da usina e encontrou uma meleca preta crescendo pelas paredes do reator 4 – o mesmo que explodiu e provocou, em 1986, o pior acidente nuclear da história. Como é possível que, além de sobreviver à radiação, algum ser vivo consiga se alimentar dela? “Nossas pesquisas sugerem que os fungos estão usando um pigmento, a melanina, da mesma forma que as plantas usam a clorofila”, diz a cientista Ekaterina Dadachova. Ou seja: os fungos teriam sofrido mutações que os tornaram capazes de fazer uma espécie de “radiossíntese”, transformando radiação em energia. Dentro da usina, os fungos mais comuns são versões mutantes do Cladosporium sphaerospermum, que provoca micose, e a Penicillium hirsutum, que ataca plantações de alho. Mas como elas foram parar em Chernobyl? Afinal, o reator foi selado por uma caixa de concreto, o chamado “sarcófago”, após o acidente de 1986. “Os fungos penetraram pelas brechas”, acredita o biólogo Timothy Mousseau, da Universidade da Carolina do Sul. Será que, como num filme de terror, os monstrinhos atômicos podem sair da usina e se espalhar pelo mundo? Eles podem escapar do mesmo jeito que entraram, passando por brechas e rachaduras nas paredes. Mas, sem radioatividade para comer, não se dariam bem fora da usina. “Geralmente, os organismos que conseguem se sair bem em um local extremamente hostil têm dificuldades em outros ambientes”, diz Mousseau.
Criaturas bizarras invadem o lugar mais mortal do planeta
por Texto Maurício Moraes
Com níveis mortais de radioatividade, a usina de Chernobyl, na Ucrânia, é um dos lugares mais contaminados e perigosos do planeta. Mas nas ruínas desse inferno nuclear está nascendo uma criatura bizarra: um fungo que come radioatividade. Ou melhor, não apenas um: pesquisadores dos EUA descobriram que há 37 espécies mutantes crescendo em Chernobyl. Elas foram descobertas numa inspeção de rotina, quando um robô vistoriava o interior da usina e encontrou uma meleca preta crescendo pelas paredes do reator 4 – o mesmo que explodiu e provocou, em 1986, o pior acidente nuclear da história. Como é possível que, além de sobreviver à radiação, algum ser vivo consiga se alimentar dela? “Nossas pesquisas sugerem que os fungos estão usando um pigmento, a melanina, da mesma forma que as plantas usam a clorofila”, diz a cientista Ekaterina Dadachova. Ou seja: os fungos teriam sofrido mutações que os tornaram capazes de fazer uma espécie de “radiossíntese”, transformando radiação em energia. Dentro da usina, os fungos mais comuns são versões mutantes do Cladosporium sphaerospermum, que provoca micose, e a Penicillium hirsutum, que ataca plantações de alho. Mas como elas foram parar em Chernobyl? Afinal, o reator foi selado por uma caixa de concreto, o chamado “sarcófago”, após o acidente de 1986. “Os fungos penetraram pelas brechas”, acredita o biólogo Timothy Mousseau, da Universidade da Carolina do Sul. Será que, como num filme de terror, os monstrinhos atômicos podem sair da usina e se espalhar pelo mundo? Eles podem escapar do mesmo jeito que entraram, passando por brechas e rachaduras nas paredes. Mas, sem radioatividade para comer, não se dariam bem fora da usina. “Geralmente, os organismos que conseguem se sair bem em um local extremamente hostil têm dificuldades em outros ambientes”, diz Mousseau.
Baterias líquidas podem viabilizar energias renováveis
Baterias portáteis
A simples menção à palavra bateria traz à mente os telefones celulares, os tocadores de MP3, as câmeras digitais e toda uma parafernália de equipamentos eletrônicos portáteis.
É a portabilidade que exige que a energia seja acondicionada no interior de um pequeno dispositivo, que possa ser recarregado quando sua energia tiver se esgotado.
Qual seria, afinal, o sentido de desenvolver baterias gigantescas, fixas, que não pudessem ser levadas para lá e para cá? Neste caso não seria mais simples ligar o equipamento à tomada?
Baterias estacionárias
Não se estivermos falando de capturar a energia de fontes renováveis e usá-la para alimentar a própria rede elétrica, substituindo sistemas de geração não sustentáveis e poluidores e tirando proveito das energias alternativas - eólica, solar, das ondas e das marés.
O grande problema é que essas fontes realmente renováveis e sustentáveis de energia são extremamente variáveis: o Sol não brilha à noite, os ventos não sopram sempre e as ondas e as marés variam imensamente. E a rede elétrica que abastece empresas e residências não pode conviver com tamanha variabilidade.
A solução é armazenar a energia quando ela está sendo gerada e injetar na rede de distribuição um fluxo contínuo - nos momentos de sol e vento, por exemplo, uma parte da energia vai para as baterias e outra vai diretamente para a rede. À noite, ou quando o vento cessar, as baterias enviam sua energia acumulada para a rede, mantendo constante o nível de suprimento.
Baterias líquidas
Agora, o Dr. Donald Sadoway, do MIT, nos Estados Unidos, parece ter encontrado uma forma de construir essas baterias gigantescas, que não precisam ter as limitações das baterias convencionais.
"O que eu fiz foi ignorar completamente a tecnologia convencional usada nas pilhas e baterias portáteis," diz ele. O conjunto de exigências totalmente diferentes para as baterias estacionárias "abriu um conjunto totalmente novo de possibilidades."
Há alguns anos, Sadoway fez parte de uma equipe que criou uma forma de substituir elementos caros das baterias recarregáveis por materiais mais baratos.
Nesta pesquisa, sem precisar se ater à tecnologia convencional, o pesquisador achou melhor fabricar baterias líquidas. Como os componentes principais da bateria podem atingir altas temperaturas, eles podem se fundir e ficar constantemente na fase líquida.
"Componentes sólidos nas baterias são como quebra-molas. Quando você quer uma corrente realmente alta, você não vai querer sólidos," diz ele.
Como funcionam as baterias líquidas
O princípio básico consiste em colocar três camadas de líquido no interior de um recipiente - duas ligas metálicas diferentes e uma camada de sal. Os materiais foram escolhidos de tal forma que apresentam densidades diferentes, o que os mantém separados naturalmente em três camadas distintas, com o sal no meio, separando as duas camadas de ligas metálicas fundidas.
A energia é armazenada nos metais líquidos, que tendem a reagir um com o outro. Mas eles somente podem fazer isso transferindo íons - átomos eletricamente carregados de um dos metais da liga - através do eletrólito. Isso resulta em um fluxo de corrente elétrica.
Quando a bateria está sendo carregada, alguns íons atravessam a camada de sal e são coletados em um dos terminais. Quando a energia da bateria está sendo utilizada esses íons migram de volta através do sal e se depositam no terminal oposto.
Bateria fundida
A bateria opera a 700 graus Celsius, a temperatura para manter fundidas todas as três camadas.
No protótipo que está sendo testado em laboratório, isto exige um fornecimento externo de calor. Mas Sadoway afirma que, nas baterias estacionárias em escala real, a corrente elétrica que estiver entrando ou saindo da bateria será suficiente para manter a temperatura sem o gasto extra de energia para alimentar a fonte externa de calor.
A ideia é promissora, mas ainda há um longo caminho até que o conceito possa se transformar em uma solução que possa viabilizar as fontes alternativas de energia.
Os testes em laboratório mostraram-se encorajadores, mas muitos outros testes serão necessários "para demonstrar que a ideia é escalável para as dimensões industriais, com custos competitivos," diz Sadoway.
Um dos desafios é construir os contatos elétricos entre a rede de distribuição e uma bateria que funciona a 700 ºC.
A simples menção à palavra bateria traz à mente os telefones celulares, os tocadores de MP3, as câmeras digitais e toda uma parafernália de equipamentos eletrônicos portáteis.
É a portabilidade que exige que a energia seja acondicionada no interior de um pequeno dispositivo, que possa ser recarregado quando sua energia tiver se esgotado.
Qual seria, afinal, o sentido de desenvolver baterias gigantescas, fixas, que não pudessem ser levadas para lá e para cá? Neste caso não seria mais simples ligar o equipamento à tomada?
Baterias estacionárias
Não se estivermos falando de capturar a energia de fontes renováveis e usá-la para alimentar a própria rede elétrica, substituindo sistemas de geração não sustentáveis e poluidores e tirando proveito das energias alternativas - eólica, solar, das ondas e das marés.
O grande problema é que essas fontes realmente renováveis e sustentáveis de energia são extremamente variáveis: o Sol não brilha à noite, os ventos não sopram sempre e as ondas e as marés variam imensamente. E a rede elétrica que abastece empresas e residências não pode conviver com tamanha variabilidade.
A solução é armazenar a energia quando ela está sendo gerada e injetar na rede de distribuição um fluxo contínuo - nos momentos de sol e vento, por exemplo, uma parte da energia vai para as baterias e outra vai diretamente para a rede. À noite, ou quando o vento cessar, as baterias enviam sua energia acumulada para a rede, mantendo constante o nível de suprimento.
Baterias líquidas
Agora, o Dr. Donald Sadoway, do MIT, nos Estados Unidos, parece ter encontrado uma forma de construir essas baterias gigantescas, que não precisam ter as limitações das baterias convencionais.
"O que eu fiz foi ignorar completamente a tecnologia convencional usada nas pilhas e baterias portáteis," diz ele. O conjunto de exigências totalmente diferentes para as baterias estacionárias "abriu um conjunto totalmente novo de possibilidades."
Há alguns anos, Sadoway fez parte de uma equipe que criou uma forma de substituir elementos caros das baterias recarregáveis por materiais mais baratos.
Nesta pesquisa, sem precisar se ater à tecnologia convencional, o pesquisador achou melhor fabricar baterias líquidas. Como os componentes principais da bateria podem atingir altas temperaturas, eles podem se fundir e ficar constantemente na fase líquida.
"Componentes sólidos nas baterias são como quebra-molas. Quando você quer uma corrente realmente alta, você não vai querer sólidos," diz ele.
Como funcionam as baterias líquidas
O princípio básico consiste em colocar três camadas de líquido no interior de um recipiente - duas ligas metálicas diferentes e uma camada de sal. Os materiais foram escolhidos de tal forma que apresentam densidades diferentes, o que os mantém separados naturalmente em três camadas distintas, com o sal no meio, separando as duas camadas de ligas metálicas fundidas.
A energia é armazenada nos metais líquidos, que tendem a reagir um com o outro. Mas eles somente podem fazer isso transferindo íons - átomos eletricamente carregados de um dos metais da liga - através do eletrólito. Isso resulta em um fluxo de corrente elétrica.
Quando a bateria está sendo carregada, alguns íons atravessam a camada de sal e são coletados em um dos terminais. Quando a energia da bateria está sendo utilizada esses íons migram de volta através do sal e se depositam no terminal oposto.
Bateria fundida
A bateria opera a 700 graus Celsius, a temperatura para manter fundidas todas as três camadas.
No protótipo que está sendo testado em laboratório, isto exige um fornecimento externo de calor. Mas Sadoway afirma que, nas baterias estacionárias em escala real, a corrente elétrica que estiver entrando ou saindo da bateria será suficiente para manter a temperatura sem o gasto extra de energia para alimentar a fonte externa de calor.
A ideia é promissora, mas ainda há um longo caminho até que o conceito possa se transformar em uma solução que possa viabilizar as fontes alternativas de energia.
Os testes em laboratório mostraram-se encorajadores, mas muitos outros testes serão necessários "para demonstrar que a ideia é escalável para as dimensões industriais, com custos competitivos," diz Sadoway.
Um dos desafios é construir os contatos elétricos entre a rede de distribuição e uma bateria que funciona a 700 ºC.
Depois de testada e resfriada, a bateria líquida se solidifica. Os pesquisadores cortaram-na para estudar sua estrutura interna.
[Imagem: Patrick Gillooly]
Fonte: Redação do Site Inovação Tecnológica - 25/11/2009
(http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=baterias-liquidas-viabilizar-energias-renovaveis&id=010115091125)
Postado por: Ricardo Antônio Morgan Ferreira
[Imagem: Patrick Gillooly]
Fonte: Redação do Site Inovação Tecnológica - 25/11/2009
(http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=baterias-liquidas-viabilizar-energias-renovaveis&id=010115091125)
Postado por: Ricardo Antônio Morgan Ferreira
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