Nanocarro molecular roda livre a temperatura ambiente

Quando apresentaram ao mundo pela primeira vez o seu nanocarro, em 2005, os cientistas da Universidade Rice, nos Estados Unidos, foram logo avisando que ele era uma máquina quente.
Literalmente: o carro construído com moléculas precisava ser aquecido a 200º C para andar. Essa máquina literalmente quente continuava com a mesma limitação quando os pesquisadores lhe deram um motor alimentado por luz.
Nanocarro frio
Agora, a equipe do professor Stephan Link, um químico especializado em plasmônica e colega dos criadores do nanocarro original, conseguiu finalmente fazer com que a nanomáquina funcione a temperatura ambiente.
O grande feito do professor Link foi dispensar o microscópio eletrônico de tunelamento (STM) que era necessário para que o movimento do nanocarro pudesse ser acompanhado.
Agora é possível seguir o nanocarro usando uma única molécula fluorescente. O imageamento por fluorescência permite que o nanocarro ande também por superfícies não condutoras de eletricidade, o que não é possível quando se usa o microscópio de tunelamento.
Esfriando a máquina
Enquanto se preparavam para criar um ambiente de calor ao redor do carro, para testar seu rastreamento usando a molécula fluorescente, os pesquisadores descobriram com surpresa que ele estava se movendo mesmo estando a temperatura ambiente.
O nanocarro movimenta-se a uma velocidade de 4,1 nanômetro por segundo - isso representa duas vezes o comprimento do próprio nanocarro a cada segundo. O movimento é errático, uma espécie de ziguezague sobre a placa de vidro.
Porque ele passou a se movimentar sem exigir o calor é uma questão que ainda permanece em aberto. Os cientistas planejam pesquisar as causas, mas suspeitam de alguma interação das moléculas do nanocarro com o substrato condutor que era necessário para que ele fosse observado sob o microscópio eletrônico.
Nanotrator de esteiras
A molécula do corante usado no rastreamento - isocianato tetrametilrrodamina - acaba criando um arrasto que diminui a velocidade do nanocarro. Os pesquisadores acreditam que isso poderá ser resolvido adicionando mais um par de rodas, o que fará o nanocarro parecer-se com um nanotrator de esteiras.
"Agora que nós já podemos ver o movimento do nanocarro, o desafio é dar o próximo passo e fazê-lo ir de um ponto A até um ponto B. Isso não será muito fácil," diz Link.
O objetivo da pesquisa é, a longo prazo, construir máquinas a partir de moléculas de forma muito parecida com o que a natureza faz com as proteínas, tornando-as capazes de desempenhar tarefas específicas nos organismos vivos.

Veículos híbridos ganham impulso com motor pneumático

Uma equipe de engenheiros europeus, trabalhando no Instituto de Tecnologia de Zurique, na Suíça, acredita ter encontrado a solução para o alto custo dos veículos híbridos.
Em vez de mesclar motores a combustão e motores elétricos, a solução pode estar na utilização de motores que funcionem tanto a gasolina quanto a ar comprimido.
Muitos prós e um contra
Os carros híbridos, com suas motorizações mistas, parte motor a combustão, parte motor elétrico, têm inúmeras vantagens, mas que podem ser resumidas em um resultado final capaz de convencer qualquer um: eles são mais econômicos e poluem menos do que os carros tradicionais movidos unicamente por motores a combustão.
Então, por que eles ainda não são fabricados em larga escala? Há várias questões envolvidas, mas que também podem ser resumidas em um resultado final capaz de desanimar a grande maioria: eles são muito caros.
O aparato tecnológico necessário para que o motor a combustão conviva harmonicamente com os motores elétricos é grande e complexo, o que responde pelo alto custo final da motorização híbrida.
As estimativas indicam que só a motorização de um veículo híbrido elétrico custa três vezes mais do que um motor convencional a gasolina. E isso sem somar as baterias.
Motor híbrido pneumático
Já um motor híbrido pneumático poderá ser fabricado por muito menos do que os motores híbrido elétricos. Segundo os pesquisadores, um motor híbrido pneumático custará apenas 20% a mais do que um motor a gasolina de potência equivalente. E poderá oferecer uma economia substancial, correspondente a 80% da economia oferecida pelo híbrido elétrico.
O conceito do motor híbrido pneumático é bastante simples. Além dos bicos de injeção do combustível e das válvulas de admissão tradicionais, o motor possui entradas de ar comprimido para os cilindros, por onde é injetado o ar que fica armazenado em tanques sob pressão.
Nas arrancadas, nas mudanças de marcha, ou quando o motorista exigir mais potência, o ar comprimido flui para dentro dos cilindros por meio de uma válvula controlada eletronicamente. Se o combustível é injetado simultaneamente, o motor responde de forma extremamente rápida.
Super turbo
Segundo o professor Lino Guzzella, responsável pelo projeto, os carros normais têm picos de potência de mais de 150 hp, mas no trânsito normal não usam mais do que 30 hp. Isso permitiu que eles reduzissem o motor de quatro para dois cilindros.
Para manter a potência e satisfazer a exigência dos consumidores, que querem carros que aceleram bem, o motor é dotado de um turbo compressor que explora a entalpia dos gases da queima como fonte de energia, fazendo com que o motor de dois cilindros renda tanto quanto um motor tradicional de quatro cilindros nos momentos em que o motorista busque potência no acelerador.
Além disso, a redução do número de cilindros diminuiu as perdas de potência por atrito e aumentou a eficiência energética média do motor.
Assim que a crise passar
Os testes iniciais com o motor híbrido pneumático mostraram uma eficiência média entre 18 e 24 na avaliação ETC (European Test Cycle), o que corresponde a uma economia de combustível de 33%.
Em trânsito unicamente urbano essa economia chega aos 50%, porque o motor injeta ar comprimido no seu tanque de armazenamento durante as frenagens do veículo, recuperando a energia cinética.
Segundo o professor Guzzella, vários fabricantes de motores e de automóveis já foram até o seu laboratório para coletar informações mais precisas sobre o motor híbrido pneumático e mostraram-se altamente interessados no projeto. Segundo ele, a atual crise econômica está retardando um pouco as negociações, mas ele acredita que logo teremos os primeiros protótipos em testes nas ruas.

Micromotor viabiliza robôs que navegam pelas veias e artérias

Micromotores piezoelétricos
Micromotores pequenos o suficiente para navegar no interior das artérias e veias do corpo humano podem se transformar nas mais modernas ferramentas para o tratamento de problemas cardiovasculares, incluindo embolias, infartos e derrames.
Os minúsculos motores estão sendo desenvolvidos por pesquisadores da Universidade Monash, na Austrália. Cada micromotor mede 250 micrômetros (um quarto de milímetro) e seu funcionamento baseia-se na energia piezoelétrica.
Cirurgias com robôs
As cirurgias não-invasivas, ou minimamente invasivas, estão entre as preferidas pelos médicos e pacientes devido aos menores riscos, menor tempo de internação e maior conforto para o paciente.
Contudo, nem mesmo nesses casos os riscos estão totalmente afastados, principalmente pela largura geralmente excessiva dos catéteres e sondas. Em alguns casos, essas cirurgias não são prescritas justamente porque o local a ser operado, como é o caso de certas artérias, não comporta os equipamentos disponíveis.
Microrrobôs com controle remoto
Esse problema poderá ser grandemente minimizado com microrrobôs miniaturizados, controlados remotamente por meio de conexões sem fios.
Apesar de grandes progressos em novos sistemas de propulsão, os pesquisadores australianos acreditam que os motores ainda representam uma alternativa mais viável e mais fácil de ser adotada em larga escala

Tecnologia dos motores
O problema é que parece que a tecnologia dos motores não tem andado no mesmo ritmo que aquela empregada nos demais componentes utilizados na fabricação de robôs.
"Se você pegar um catálogo de produtos eletrônicos, irá encontrar todo tipo de sensor, LED, chips e memória etc., que representam a última palavra em tecnologia e miniaturização. Entretanto, dê uma olhada nos motores e você encontrará poucas mudanças em relação aos motores disponíveis nos anos 1950," diz o Dr. James Friend, coordenador da pesquisa.
Motores piezoelétricos miniaturizados
Foi pensando nesse hiato tecnológico que ele e sua equipe desenvolveram os novos motores piezoelétricos miniaturizados. Ao contrário dos motores elétricos rotativos convencionais, os motores piezoelétricos podem ser miniaturizados ao extremo, adaptando-se a uma série de novas aplicações.
"Oportunidades para micromotores estão por toda parte, em campos tão diversos quanto a biomedicina, a eletrônica, a aeronáutica e a indústria automotiva. As respostas para essas necessidades têm sido diversas, com projetos que utilizam forças de acionamento eletromagnéticas, eletrostáticas, termais e até osmóticas," comenta o Dr. Friend.
"Os designs piezoelétricos, contudo, têm características de escalabilidade e, em geral, são projetos mais simples, que oferecem uma excelente plataforma para o desenvolvimento de micromotores," conclui ele.
Os pesquisadores agora estão trabalhando no aprimoramento do sistema de controle à distância dos micromotores, para que eles possam ser testados em aplicações reais.

Programa gratuito ajuda a planejar trânsito das cidades

Em parceria com pesquisadores de Universidade de São Paulo (USP), a docente Renata Cardoso Magagnin, da Faculdade de Arquitetura, Artes e Comunicação (Faac) da Universidade Estadual Paulista (Unesp), em Bauru, desenvolveu um sistema on-line para subsidiar planos diretores de transportes e mobilidade em cidades de médio porte.
Participação dos cidadãos
Batizado de Planuts (Sistema de Suporte à Decisão Espacial para o Planejamento Urbano e de Transporte Integrado e Sustentável), o recurso online permite a participação do cidadão nos trabalhos de monitoramento e diagnóstico de um plano diretor, contribuindo para que o trânsito das cidades médias não se torne tão problemático como o das grandes metrópoles.
A professora partiu do princípio de que a mobilidade urbana resulta da interação dos deslocamentos de pessoas e bens, indo muito além do movimento de veículos ou do conjunto de serviços implantados para esses deslocamentos.
Para isso, a ordem de avaliação do sistema Planuts é composta por três fases e quatro módulos. A primeira avalia os módulos 1 e 2, a segunda o módulo 3 e a terceira o módulo 4.
Gestão de transportes
O módulo 1 define o grau de importância dos temas relacionados ao meio ambiente e transportes, gestão dos transportes, infraestrutura, planejamento, e aspectos socioeconômicos. O segundo módulo avalia outros dois temas importantes escolhidos pelos gestores públicos.
O terceiro módulo avaliará os problemas e soluções associados aos indicadores, definindo as prioridades da cidade, apresentando problemas e soluções, definindo ações e traçando um diagnóstico mais elaborado. O módulo 4, por sua vez, é aquele em que os avaliadores terão sugestões para o desenvolvimento do plano diretor.
Além dos quatro módulos apresentados, existe ainda um módulo administrativo que disponibiliza relatórios destinados aos administradores do sistema.
Problemas da mobilidade urbana
O Planuts permitirá, entre outras coisas, identificar e avaliar problemas associados à mobilidade urbana, explorar informações espaciais da cidade, contribuir em processos de tomada de decisão e definir indicadores para utilizar no processo de avaliação e monitoramento, de modo a reduzir os congestionamentos nas cidades, diminuir o número de acidentes de trânsito e fazer com que a população utilize mais o transporte coletivo.
A participação da população ocorre individualmente no site do sistema, que foi desenvolvido com recursos de multimídia como textos, imagens e vídeos didáticos, permitindo a realização, de forma bastante dinâmica, de todo o processo de avaliação das categorias, temas e indicadores.
Os gestores municipais interessados em utilizar o dispositivo devem solicitar à docente um DVD com o programa e um material explicativo para implantação do sistema no município.

Radiador para automóveis é feito com resina de óleo de mamona

A empresa japonesa Denso apresentou um novo radiador para automóveis construído com uma resina vegetal derivada do óleo de mamona. O novo radiador começará a ser produzido em escala industrial e deverá equipar os primeiros carros a partir da metade de 2009.
Resina de óleo de mamona
Praticamente a totalidade dos radiadores de automóveis fabricados hoje são feitos de alumínio. O novo "bio-radiador" é construído com uma resina extraída do óleo da mamona, além de materiais petroquímicos e fibra de vidro.
Os ingredientes derivados do óleo de mamona representam 40% da resina.
A resina é produzida por meio de uma reação química entre dois compostos orgânicos derivados do óleo de mamona e do petróleo. O material é reforçado com fibra de vidro, que é adicionada para aumentar a resistência mecânica do radiador.
Resistência ao cloreto de cálcio
Até agora vinha sendo difícil o desenvolvimento de peças automotivas a partir de resinas vegetais devido às altas temperaturas que esses componentes devem suportar no compartimento do motor. A empresa resolveu este problema criando um produto híbrido.
Outra vantagem do novo radiador à base de resina vegetal é a sua alta resistência ao cloreto de cálcio, um material utilizado nas rodovias de países sujeitos à neve para derreter o gelo que se forma sobre as pistas. O novo radiador é mais de sete vezes mais resistente ao cloreto de cálcio e pode ser produzido a um custo mais baixo do que os componentes similares atualmente projetados para regiões frias.
A empresa afirmou em nota que pretende utilizar a resina para fabricar outros componentes para automóveis.

Agentes artificiais são usados para entender comportamento das multidões

As multidões não apavoram apenas os ditadores e os partidários dos regimes totalitários. O comportamento imprevisível dos grandes aglomerados de pessoas já causou tragédias em eventos esportivos, culturais e até em encontros religiosos.

Há anos os cientistas tentam entender como pessoas que aglomeram-se pacificamente dia após dia nas grandes cidades, nas ruas, nos metrôs e nos supermercados, de repente atingem um ponto sem retorno, explodindo em corridas desesperadas ou em comportamentos violentos.

A imprevisibilidade das multidões

Essa imprevisibilidade das multidões torna virtualmente impossível estudar esses fenômenos sociais - ou anti-sociais - e prevenir a ocorrência de novas tragédias.

"As multidões se formam no tempo e no espaço e apresentam padrões geométricos baseados em camadas sucessivas de interações humano-humano e humano-ambiente. Elas são quase impossíveis de se modelar realisticamente," diz o professor Paul Torrens.

Agentes artificiais

Agora, cientistas da Universidade do Estado do Arizona, nos Estados Unidos, estão utilizando conceitos aprimorados no campo da robótica e da inteligência artificial para tentar descobrir como uma multidão atinge o famoso ponto sem volta, irrompendo em violência ou em desespero.

Os pesquisadores estão desenvolvendo um mundo virtual capaz de abrigar "multidões sintéticas" formadas por milhares de agentes artificiais. Cada agente artificial possui um "cérebro" que permite que ele funcione como um indivíduo distinto dos demais agentes, mas interagindo, influenciando e sendo influenciado pelos demais.

Informações não-verbais

Uma das descobertas mais significativas feitas até agora, depois de analisados os comportamentos e as interações sociais e anti-sociais, é o papel preponderante da troca de informações não-verbais entre os indivíduos de uma multidão, através das expressões e da forma e do ritmo da locomoção dos diversos indivíduos.

Outra descoberta é o fenômeno da ampliação (scaling), por meio do qual as ações de um único indivíduo são capazes de modelar a dinâmica de toda a multidão.

Por exemplo, um único indivíduo assustado que começa a correr e parar de forma de forma aleatória, é capaz de formar ondas que se espalham pela multidão, potencialmente causando pisoteamentos e pânico geral.

Os pesquisadores esperam descobrir padrões no espalhamento desses comportamentos descontrolados, de forma a preveni-los, seja pela orientação aos indivíduos, seja pela otimização dos espaços públicos, dotando-os de elementos que anulem a disseminação do chamado "comportamento de manada."

Revestimento plástico evita corrosão mesmo quando danificado

Um risco na pintura de um carro novo é algo capaz de deixar irritado mesmo o mais desapegado dos consumidores. Fazer o risco desaparecer espontaneamente, quase num passe de mágica, poderia evitar toda essa irritação.


Mais do que isso, uma tecnologia assim poderia economizar milhões de reais todos os anos à indústria, onde a corrosão é o principal inimigo dos equipamentos e das ferramentas.

Revestimento anticorrosão

Pois é justamente isso o que fazem os novos revestimentos poliméricos que estão sendo desenvolvidos na Universidade de Illinois, nos Estados Unidos. Os pesquisadores estão criando revestimentos plásticos que protegem os metais da exposição aos efeitos ambientais e que se autoconsertam quando danificados.

Os novos revestimentos anticorrosão poderão ser usados para proteger uma infinidade de peças metálicas que hoje são protegidas por tintas, vernizes e até mesmo por revestimentos emborrachados mais grossos.

Autoconserto

O segredo do efeito quase mágico dos novos revestimentos é a sua capacidade de autoconsertar-se, fechando qualquer risco ou arranhão que a peça venha a sofrer antes que o fenômeno da corrosão possa se instalar.

O revestimento é formado por microesferas com 0,1 mm de diâmetro cada uma. Algumas delas possuem um catalisador armazenado em seu interior. Outras carregam um agente de cura. Os dois tipos de esferas podem ser dispersos na tinta, verniz ou outro tipo de material que se deseja aplicar à superfície metálica.

"Encapsulando tanto o catalisador quanto o agente de cura, nós criamos um sistema duplo que pode ser adicionado a virtualmente qualquer material de revestimento líquido," explica Braun.

Metal em água salgada

Quando o revestimento é riscado ou arranhado, as cápsulas se quebram, liberando seus conteúdos. O catalisador e o agente de cura entram em contato e reparam a área danificada em questão de minutos ou horas, dependendo das condições ambientais.

Para testar o novo revestimento anticorrosão, os pesquisadores usaram uma lâmina para riscar placas de aço com e sem a cobertura. A seguir essas placas foram mergulhadas em uma solução salina.

As placas sem o revestimento mostraram sinais de corrosão 24 horas depois do início do teste. As placas com o novo revestimento polimérico não mostraram nenhuma evidência de corrosão até 120 horas depois de mergulhadas na água salgada.

Novo robô marciano tem lançamento adiado para 2011

A foto ao lado ilustra muito bem o avanço dos robôs marcianos. Ao centro, pode-ser ver o Sojourner, o primeiro deles. À esquerda, uma réplica do Spirit, que explora o planeta vermelho há quase quatro anos juntamente com seu irmão gêmeo Opportunity. À direita, o modelo do MSL, a última e mais avançada geração desses robôs espaciais.

Novo robô marciano

O MSL - Mars Science Laboratory - tinha seu lançamento previsto para 2009, dando seqüência a uma série de missões bem-sucedidas a Marte. Todas as janelas de lançamento deste início de século haviam sido aproveitadas. Não podendo ser lançado em 2009, o MSL terá que esperar por um novo realinhamento entre Marte e a Terra, o que somente acontecerá em 2011.

Problemas nos motores

O adiamento se deu por problemas nos motores. O robô Spirit, apesar de seu enorme sucesso, também está sofrendo de problemas em seus motores.
A diferença é que o MSL é 10 vezes mais pesado do que o Spirit e o Opportunity, tendo as dimensões e a massa de um carro. Isso permitirá que ele leve uma quantidade inédita de equipamentos científicos para continuar a busca por evidências de água em Marte e, eventualmente, das condições para abrigar alguma forma de vida.

Novo sistema de pouso

Para diminuir os riscos de danos no pouso, o novo robô usará um sistema de ajuste de vôo durante sua descida através da atmosfera marciana. Seu sistema de motores é totalmente inovador em relação aos robôs marcianos anteriores, permitindo-lhe viajar mais e estudar uma maior variedade de terrenos.
O local de pouso exato ainda não foi definido. Os estudos atuais indicam quatro possibilidades, que estão sendo analisadas com a ajuda de imagens e dados coletados pela sonda Mars Express.

Brasil vai desenvolver tecnologia para fabricar aviões silenciosos

Reduzir o nível de ruído de aeronaves durante o vôo é o maior desafio do Projeto Aeronave Silenciosa, que em 2009 buscará bolsistas de iniciação científica, mestrado, doutorado e pós-doutorado.
O projeto, que conta com apoio da FAPESP e da Embraer, envolve seis universidades brasileiras sob coordenação acadêmica do professor Julio Romano Meneghini, da Escola Politécnica (Poli) da USP.

Supercomputador contra o barulho

De acordo com Menghini, o projeto, que vai até 2011, terá investimentos de R$ 11 milhões. Parte dos recursos se destinam à aquisição de um supercomputador com mais de 1,2 mil núcleos de CPUs para uso exclusivo do projeto. As primeiras pesquisas já foram iniciadas e em 2009, com a instalação completa da infra-estrutura, o projeto entrará em plena operação.
"O supercomputador está sendo montado e toda a estrutura do projeto já está preparada. Em breve, buscaremos estudantes e pesquisadores que terão oportunidade de trabalhar em uma pesquisa tecnológica com aplicações práticas e na investigação de problemas científicos de ponta", disse à Agência FAPESP.

Ruído dos aviões

O ruído das aeronaves, principalmente nos momentos que antecedem pousos e decolagens, tem grande impacto na qualidade de vida da população que vive próxima às zonas aeroportuárias. Aeroportos em todo o mundo fazem restrições cada vez mais severas aos níveis de ruído produzidos, limitando a competitividade dos fabricantes que não conseguem reduzi-los.
"Um projeto desse tipo é um pólo de atração para estudantes de engenharia mecânica, mecatrônica ou engenharia aeronáutica que, muitas vezes, acabam indo para ramos que não têm relação direta com o que estudaram. Aqui, pelo contrário, vamos trabalhar com uma questão científica muito rica e uma necessidade tecnológica importante", afirmou.

Estabilidade, aerodinâmica e silêncio

A redução do ruído em aeronaves é uma tarefa tecnicamente complexa tanto na parte conceitual como em aspectos práticos, do tipo estabilidade e aerodinâmica. Meneghini explica que o projeto será dividido em quatro plataformas principais: predição numérica de ruído, ensaios aeroacústicos em túnel de vento, procedimento operacional de baixo ruído com simulações usando ferramentas de performance para simulações e criação de métodos de design de baixo ruído.
"Como é muito difícil reduzir o nível de ruído, qualquer avanço já terá valido a pena. Se conseguirmos resultados bons em dois ou três anos, não tenho dúvidas de que isso terá um impacto importante, daqui a cinco ou sete anos, no projeto de novas aeronaves por parte da Embraer, que atendam a demandas de redução de ruído e possam pousar e decolar em mais aeroportos", disse.

Flutuações de pressão

De acordo com Meneghini, o projeto tem envolvimento direto de 13 professores de sete grupos: da EP e da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC), da USP, do Instituto Tecnológico de Aeronáutica, da Universidade Federal de Santa Catarina, da Universidade Federal de Uberlândia, da Universidade de Brasília e da Universidade Twente, da Holanda.
A parte experimental, que inclui testes com aviões, ficará principalmente concentrada na Embraer e na EESC. A EP-USP concentrará a maior parte da pesquisa da simulação numérica, que abrange a resolução de equações para calcular a velocidade e a pressão no campo do escoamento ao redor da aeronave. As flutuações de pressão são as principais fontes de geração de ruídos das aeronaves.

Microfones no aeroporto

Meneghini explica que a infra-estrutura ficará a cargo das universidades. Dos R$ 11 milhões destinados ao projeto, uma grande parte foi destinada à compra do supercomputador, que representa uma parte substancial do projeto e será usado por seus integrantes para simulações numéricas.
"Outra parte será investida em ensaios de vôo. Eles serão feitos com a instalação de uma matriz de microfones que funcionará como se fosse um radar acústico. A partir das medições feitas por essa matriz - no total serão quase 500 microfones - poderemos identificar as fontes de geração de ruído de cada um dos elementos da aeronave: isto é, discriminar que ruídos são produzidos pela turbina, pelos slats [superfície aerodinâmica na parte da frente das asas], flaps [na traseira das asas], pelo trem de pouso e assim por diante", explicou.
Os microfones para os ensaios serão instalados na cabeceira de uma pista de testes na cidade de Gavião Peixoto (SP) - com um sistema de análise de sinais - onde os aviões da Embraer irão decolar e pousar várias vezes por dia. "O supercomputador e essa parte de informes corresponderão a uma parte substancial do projeto - pelo menos US$ 1 milhão", afirmou Meneghini.

Túneis de vento

O restante do projeto incluirá ensaios em túneis de vento, que serão realizados na EESC. "Vamos fazer modificações no túnel de vento que eles já têm, para que seja capaz de fazer medições do problema acústico transformando-se em uma câmara anecóica. Ou seja, faremos com que as paredes do túnel não reflitam ondas sonoras que eventualmente forem geradas", disse.
Os locais dos ensaios, segundo o professor, terão estações de trabalho que permitirão aos integrantes do projeto acessar o supercomputador, instalado na Escola Politécnica, na Cidade Universitária, em São Paulo.
"Os recursos para bolsas vão partir da Embraer, como contrapartida. Será um número de bolsas considerável", afirmou Meneghini. As bolsas da Embraer, segundo o professor, serão oferecidas não só a pesquisadores, mas também a professores. "A nova Lei de Inovação possibilitou bolsas de pesquisa para professores envolvidos no projeto. A Embraer vai arcar também com todos os ensaios em vôo - o que é um custo considerável, já que inclui o combustível, a equipe de pilotos e o seguro das aeronaves", disse.
Segundo o professor, um grupo de 20 engenheiros da Embraer deverá trabalhar em tempo integral no projeto. Outros deverão ser integrados no decorrer do projeto.
"Esses recursos também estão considerados na contrapartida. Por outro lado, a parcela da FAPESP é essencial, sem ela não existiria o projeto. O apoio da Fundação possibilitou a compra de equipamentos, microfones, do supercomputador, ou seja, toda a parte de aquisição de dados", destacou

Defeito na soldagem de metais é desvendado em laboratório brasileiro

Um problema há muito desafiava pesquisadores que tentavam entender um fenômeno conhecido como fratura por queda de ductilidade (FQD), que ocorre durante a soldagem.
Durante o processo, a junta soldada apresenta uma fratura em estado sólido, que resulta da redução da capacidade do material de suportar a deformação em temperaturas elevadas.
Fundamentos metalúrgicos
Uma pesquisa feita por Edwar Andrés Torres López, na Unicamp e no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), acaba de lançar novas luzes sobre o fenômeno da FQD.
De acordo com Ramirez, o fenômeno não acontece só nas ligas de níquel, mas também em diversos materiais, como ligas de alumínio e aços inoxidáveis, por exemplo.
"É um problema generalizado entre todos que trabalham com esses materiais. Mas o que se fez até agora foi atacar o problema. Nós optamos por tentar entender o fundamento do fenômeno, investigando a metalurgia por trás dele para tentar modificar a composição química do material, impedindo que ocorra a FQD", disse Antonio José Ramirez, que também participou da pesquisa, à Agência FAPESP.
Ligas de níquel
A pesquisa avaliou o comportamento das microestruturas de ligas de níquel a temperaturas elevadas por meio de observações detalhadas no microscópio eletrônico de varredura (MEV). O objetivo, segundo Ramirez, era acompanhar, em tempo real, o processo de deformação e fratura desses materiais estruturais quando submetidos a altas temperaturas e, assim, identificar os mecanismos envolvidos.
O tipo de experimento em que uma condição externa é aplicada ao material de interesse e a resposta é acompanhada em tempo real é conhecido como in situ. No ensaio termomecânico, foram utilizadas três ligas de níquel empregadas como metal de aporte para a soldagem em uma faixa de temperatura de 700 a mil graus Celsius.
Ineditismo
De acordo com Ramirez, o ineditismo da pesquisa se deve às altas taxas de temperatura empregadas, uma vez que na literatura apenas há testes com temperaturas de até 600 graus. Além disso, afirmou, os ensaios no microscópio eletrônico de varredura também foram inovadores.
"Mais do que encontrar uma receita para um tipo de material, que nesses casos são as ligas de níquel, queremos entender o fenômeno. Muitas pessoas deram receitas para resolver o problema prático, mas ninguém explicou o fenômeno, mostrando o que acontece dentro do material na escala atômica para que ocorra essa FQD tão severa", diz Ramirez.
A grande vantagem, segundo ele, é que, além de conseguir reproduzir o resultado de outras técnicas, o método usado permitiu visualizar a fratura durante o ensaio. "Antes tínhamos uma informação incompleta do problema porque as trincas já tinham acontecido. Nosso procedimento vai além. Hoje já temos muita informação sobre o processo", afirma.
Aplicações na indústria química e nuclear
Um dos grandes desafios foi desenvolver toda uma metodologia do ensaio e alterações na instrumentação. Mas, além da temperatura, o nível de vácuo e a estabilidade mecânica foram barreiras a serem superadas.
Segundo Ramirez, com o experimento, tornou-se possível quantificar a suscetibilidade à FQD, obter os valores de deformação local nas regiões onde se iniciam as trincas e propor e quantificar, de forma inédita, o processo de escorregamento de contornos de grãos envolvidos no processo de FQD. "Ficou claro qual a liga mais suscetível à fratura por queda de ductilidade e por quê", afirmou.
O estudo tem aplicações na indústria química e nuclear, segundo o pesquisador, mas não se limita a isso. "O procedimento é aplicado para fazer reatores nucleares ou reatores de indústria química que utilizam vasos de pressão com paredes muito grossas dentro dos quais, sob alta temperatura, ocorre uma reação química. O estudo ajuda a resolver um problema real da indústria química e nuclear, além de contribuir para o avanço do conhecimento", explicou.

Descoberto o segredo da tenacidade dos plásticos

A capacidade de dobrar em vez de simplesmente se partir é uma das características que explicam a disseminação dos plásticos em todos os setores da vida moderna. Mas, até agora, os cientistas não sabiam exatamente o segredo dessa flexibilidade.
Rigidez versus flexibilidade
Os plásticos, ou polímeros, são utilizados desde a fabricação de brinquedos até os mais modernos aviões. Apesar de sua leveza e facilidade para serem moldados em qualquer formato, os plásticos resultam em peças rígidas e muito duráveis.
O que desafiava os cientistas era justamente essa rigidez, que se transforma em uma utilíssima capacidade de se dobrar e flexionar quando a peça é submetida a uma tensão mecânica. Essa propriedade é conhecida como "fluxo plástico."
"Esta é uma combinação estranha de propriedades... Esses materiais não deveriam ser capazes de fluir porque eles são sólidos rígidos, mas alguns deles conseguem," explica o químico Mark Ediger, da Universidade Wisconsin-Madison, nos Estados Unidos.
Rearranjos moleculares
Agora, Ediger e seu orientando Hau-Nan Lee descreveram como isso é possível. Em um artigo publicado na revista Science, eles descrevem como as moléculas constituintes dos plásticos passam por um rearranjo molecular que aumenta de velocidade em até 1.000 vezes quando o material é submetido a um estresse físico, forçando o plástico a fluir.
Essa rapidez nos rearranjos moleculares é essencial para permitir que o material se adapte a diferentes condições sem se fraturar imediatamente em resposta à aplicação da tensão mecânica.
Vidros poliméricos
Os plásticos são um tipo de material conhecido pelos químicos como vidros poliméricos. Ao contrário de um cristal, no qual as moléculas ficam perfeitamente travadas em uma estrutura bem definida, um vidro é um material no qual as moléculas se misturam de forma totalmente aleatória.
Ao mesmo tempo em que essa desordem atômica significa que os vidros são quimicamente menos estáveis do que os cristais, ela também dá às moléculas dos materiais vítreos um certo espaço para se mover sem a quebra de suas ligações.
Resistência do acrílico
Os pesquisadores examinaram a capacidade mecânica de um plástico comum chamado polimetilmetacrilato - também conhecido como Plexiglas ou acrílico - e descobriram que um força aplicada sobre ele aumenta esses movimentos moleculares em até 1.000 vezes.
Os pesquisadores registraram rearranjos moleculares que levariam até um dia para acontecer em condições normais, ocorrerem em 50 segundos quando a força é aplicada.
"Da perspectiva mais fundamental, nós estamos tentando entender porque exercer uma pressão sobre um vidro permite que ele flua. A resposta a esta questão irá nos ajudar a modelar melhor o comportamento de materiais reais em aplicações reais," explicou Ediger.

Computadores quânticos ficam 5.000% mais viáveis

Uma equipe internacional de físicos conseguiu ampliar o tempo de duração do spin de um elétron em mais de 5.000 por cento. O estado quântico do spin será utilizado para armazenar informações nos computadores quânticos e aumentá-lo nessa magnitude é um passo importante rumo à construção desses computadores ultra-rápidos.

A propriedade quântica do spin faz com que os elétrons funcionem como se fossem minúsculos ímãs, sendo o spin de cada um deles utilizado como um bit para armazenar informações digitais. Nos computadores atuais, os bits são armazenados na forma de cargas elétricas de inúmeros elétrons.

Controlando o spin de um elétron

Os pesquisadores utilizaram microondas para controlar o estado do spin de um elétron mantido sobre um substrato de silício. O estado do spin pode ser acompanhado em tempo real medindo-se a corrente elétrica que flui entre os eletrodos de cor cinza na ilustração.

"O silício tem dominado a indústria de computadores por décadas," diz o Dr. Gavin Morley. "A técnica de maior sensibilidade para se ver o comportamento quântico de elétrons mantidos em chips de silício utiliza correntes elétricas. Infelizmente, o problema é que essas correntes sempre danificam as propriedades quânticas sob análise, restringindo sua utilidade."

Computador quântico mais viável

Morley e seus colegas resolveram este problema utilizando um campo magnético 25 vezes mais forte do que vinha sendo utilizado nas experiências até agora. Esse poderoso campo magnético também gerou uma vantagem adicional na busca por computadores quânticos práticos: ele coloca os spins dos elétrons em um conveniente "estado de inicialização", alinhando-os todos na mesma direção.

"Obter as respostas de cálculos quânticos não é fácil. Este novo trabalho nos coloca mais próximos de resolver o problema mostrando como nós podemos ler o estado dos spins dos elétrons em um computador quântico construído à base de silício," afirmam os pesquisadores.

Memórias e discos rígidos aproximam-se do armazenamento em nível molecular

Pesquisadores ingleses descobriram como usar nanotubos de carbono para criar discos rígidos capazes de armazenar dados em nível molecular, levando ao limite a possibilidade de miniaturização das memórias e discos de computadores.
Na tecnologia atual, os bits são gravados nos discos rígidos e em outros dispositivos de armazenamento por meio da alteração da orientação magnética de pequenos aglomerados de partículas magnéticas - as chamadas células de memória.

Ação telescópica

Os cientistas da Universidade de Nottingham descobriram que é possível criar uma célula de memória colocando um nanotubo de carbono dentro de outro ligeiramente mais largo.
Devido à interação das forças eletrostática, de van der Walls e de capilaridade, o nanotubo menor irá "flutuar" no interior do nanotubo maior, podendo ter sua posição alterada pela aplicação de uma tensão elétrica.
Esse mecanismo de ação telescópica poderá conectar ou desconectar o nanotubo interno a um eletrodo localizado em sua base, criando os estados equivalentes aos 0s e 1s necessários para o armazenamento binário de informações.

Memória rápida e não-volátil

Além de ser rápido e consumir uma quantidade de energia muito menor do que a necessária para o funcionamento das memórias atuais, a célula de memória de nanotubos de carbono não perderá os dados quando a energia for desligada, ou seja, ela criará permitirá a criação de memórias não-voláteis. Na falta de energia, a força de van der Walls mantém o nanotubo interior na sua posição, seja em contato, seja à distância do eletrodo.
"A indústria eletrônica está procurando por um substituto para as tecnologias à base de silício para armazenamento de dados e para as memórias de computadores. As tecnologias atuais, como os discos rígidos magnéticos, não podem ser utilizados com confiabilidade em escalas submicrométricas e logo atingirão suas limitações físicas fundamentais," comenta a Dra. Elena Bichoutskaia, coordenadora do estudo.
Agora que demonstraram teoricamente a viabilidade da células de memória de nanotubos de carbono, os pesquisadores vão tentar construir os primeiros protótipos para avaliação prática de seu funcionamento.

Nanotecnologia

Microscópio 4-D revoluciona a forma como vemos o mundo nano

Acostumados com o cinema e a televisão, poucos se dão conta da revolução que representou a sua criação, quando, pela primeira vez, as pessoas puderam ver o passado gravado para sempre em um rolo de filme.
Agora, em um feito similar, cientistas do Instituto Tecnológica da Califórnia criaram um microscópio 4-D, capaz de capturar as três dimensões espaciais mais o tempo - uma descrição pomposa para um filme em escala atômica.

Filmando átomos e moléculas

Apesar dos contínuos avanços na microscopia, esta é a primeira vez que se consegue a gravação de um filme em tempo real, no espaço real, das fugazes alterações na estrutura e na forma da matéria em uma escala de bilionésimos de metro.
A nova técnica, batizada de microscopia eletrônica 4-D, foi desenvolvida pela equipe do professor Ahmed Zewail, ganhador do Prêmio Nobel de Química em 1999 pelo uso de pulsos de laser ultra-curtos para a observação de reações químicas fundamentais, como os átomos se unindo em moléculas e depois se dividindo novamente em átomos. Um fenômeno como este ocorre em uma escala de um femtosegundo, o equivalente a um milionésimo de bilionésimo de segundo.

A dimensão do espaço

As imagens das moléculas em movimento "nos dão a dimensão do tempo, mas o que nós não tínhamos era a dimensão do espaço, a estrutura. Meu sonho desde 1999 era descobrir uma forma de olhar não apenas no tempo mas também no domínio espacial, para ver a arquitetura de um sistema complexo em escala atômica, à medida que ele muda ao longo do tempo, seja da matéria física ou biológica," diz Zewail.
Os microscópios eletrônicos são a melhor ferramenta atualmente para se observar a matéria em escala molecular e atômica, mas eles não são capazes de capturar o comportamento dos átomos simultaneamente no espaço e no tempo.

Controlando elétrons individuais

O que a equipe do professor Zewail fez foi controlar com precisão, no tempo e no espaço, a trajetória de cada elétron emitido pelo microscópio eletrônico. Com isto eles criaram um "imageamento de elétron único" ultra-rápido, introduzindo a quarta dimensão - a espacial - na microscopia eletrônica.
A imagem resultante produzida por cada elétron representa uma fotografia de um femtosegundo num dado momento no tempo. Da mesma forma que os quadros em um filme, as imagens geradas seqüencialmente podem ser montadas em um filme digital mostrando o que acontece em escala atômica.
"Com esta técnica de imageamento 4-D, os movimentos em escala atômica que levam aos fenômenos estruturais, morfológicos e nanomecânicos agora podem ser visualizados diretamente e, quiçá, compreendidos," diz Zewail.

Nanorrevestimento se aproxima do lubrificante ideal

Um dos objetivos da atual missão do ônibus espacial Endeavour está sendo lubrificar as juntas que fazem girar os painéis solares da Estação Espacial Internacional, a fim de que eles possam estar sempre voltados para o Sol e capturem mais energia. O atrito, contudo, está fazendo com que eles desperdicem quase todo o ganho com esse posicionamento inteligente.
Este não é um problema exclusivo dos equipamentos no espaço. Na verdade, o atrito talvez seja o maior problema de qualquer máquina, em qualquer lugar. Sempre que duas partes mecânicas estão sujeitas à fricção, mais energia será despendida para movimentá-las. E, ao longo do tempo, isso significará uma redução na sua vida útil.

Lubrificante ideal

Existem inúmeras formas de lubrificar essas superfícies, mas os engenheiros estão sempre procurando o "lubrificante ideal," aquele que faça com que os equipamentos movimentem-se com o gasto mínimo de energia e sofrendo o menor índice de desgaste possível.
Engenheiros dos Laboratórios Ames, nos Estados Unidos, acreditam ter dado mais um passo rumo a esse lubrificante ideal. Eles usaram a nanotecnologia para criar um revestimento que pode ser aplicado às peças mecânicas sujeitas ao atrito, diminuindo esse atrito de forma surpreendente e praticamente não exigindo manutenções posteriores.

Cerâmica lubrificante

A base do nanorrevestimento é uma cerâmica formada pelos elementos boro, alumínio e magnésio - ela foi batizada de cerâmica BAM, as iniciais dos três elementos. Ao acrescentar o diboreto de titânio, os pesquisadores conseguiram aumentar ainda mais seu rendimento.
Embora seja possível construir as peças mecânicas a partir da própria cerâmica, é muito mais barato construi-las com os materiais convencionais, geralmente aço, e revesti-las com um material que lhes proteja contra o atrito.

Nanorrevestimento

Para testar o nanorrevestimento, os engenheiros utilizaram uma técnica chamada deposição por laser pulsado para depositar uma finíssima camada da liga na superfície interna dos pistões de bombas hidráulicas, um equipamento de grande uso na indústria e em máquinas e tratores de grande porte.
Os testes iniciais mostraram um decréscimo do atrito em relação à superfície não-tratada de pelo menos uma ordem de magnitude. O nanorrevestimento também se mostrou superior aos revestimentos de diamante e ao diboreto de titânio isoladamente.
Várias indústrias já se interessaram pelo nanorrevestimento antiatrito e estão testando sua aplicação em seus próprios equipamentos. O próximo trabalho da equipe será o desenvolvimento de métodos de aplicação do revestimento mais econômicas e mais facilmente aplicáveis no ambiente industrial do que a deposição por laser pulsado.