Nanofibras

Você sabe para que servem as nanofibras e como são produzidas? Esses filamentos poliméricos de centenas de nanômetros de diâmetro apresentam elevada proporção área de superfície por volume. Assim, esse tipo de material é usado comumente em aplicações que tirem vantagem dessa propriedade, como filtragem de ar e água, catálise de reações e produção e armazenamento energético, como em painéis solares e baterias. Além disso, são utilizadas na biomedicina, auxiliando na reconstrução de tecidos e também no transporte de medicamentos dentro de nosso corpo, na fabricação de roupas, ou também em estruturas que exijam uma elevada resistência mecânica e peso reduzido, como armaduras corporais.

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Aços com elevada resistência ao desgaste

Um dos maiores problemas nas indústrias, independente do ramo, costuma ser o desgaste de peças e equipamentos.  Ele ocorre quando essas estruturas estão em movimento, como por exemplo em eixos, válvulas, engrenagens, matrizes e pistões. Como consequência do desgaste de materiais, grandes custos com manutenção ocorrem na indústria, tornando-se muitas vezes mais interessante economicamente investir em materiais especiais que possuam excelente resistência ao desgaste.

Um famoso exemplo de material com essa propriedade é o aço Hadfield. Trata-se de um aço-manganês austenítico que tira proveito da metaestabilidade de sua austenita para que, durante o uso, possa transformar sua microestrutura. Assim, o aço torna-se mais resistente contra a ação do desgaste à medida que ele ocorre, aumentando a durabilidade da estrutura.

Como funciona o mecanismo chave por trás desse grupo de materiais?

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Hidrogéis na biomedicina

Os seres humanos possuem tecnologia suficiente para fazer coisas incríveis, tais como ir para o espaço, visitar as profundezas do oceano, construir arranha-céus imensos. No entanto, apesar do progresso alcançado, ainda há coisas totalmente rotineiras na vida humana que estão longe de ser totalmente compreendidas e manipuladas, uma delas é o nosso próprio corpo.  Assim como as áreas da saúde e da biologia, a engenharia de materiais também possui uma contribuição enorme para manter nossos sistemas em bom funcionamento e ajudar-nos a lidar com os efeitos do envelhecimento.  Este é atualmente um dos principais desafios da área: compreender como são os materiais encontrados em nosso corpo e como imitá-los ou estimulá-los. Servindo de inspiração, o tema abordado hoje será uma alternativa para lidar com a artrite, problema de saúde cada vez mais recorrente com o envelhecimento da população.

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Versatilidade das vitrocerâmicas

Em algumas situações determinados componentes podem sofrer variações de temperatura gigantescos e/ou recorrentes. É o caso de equipamentos que se encontram no espaço, onde as temperaturas variam de muito frias para tórridas, é o caso de produtos utilizados na fundição de metais, onde um material a temperatura ambiente pode entrar em contato em questão de segundos com metais às vezes a mais de 1500°C, é o caso de fogões e fornos, onde a temperatura varia bastante e com muita frequência. Em situações como essas, apresentar um baixo coeficiente de expansão térmica é vital para que um material possa ser empregado como matéria-prima do produto a ser desenvolvido. Assim sendo, hoje falaremos um pouco sobre um grupo de materiais extremamente versátil no que diz respeito a coeficientes de expansão térmica: as vitrocerâmicas – que podem apresentar não somente coeficientes extremamente pequenos, como também negativos.

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Minério permite que eletricidade seja produzida a partir de luz solar, calor e movimento ao mesmo tempo

Cada vez mais se ouve falar da importância de fontes de energia renováveis e investe-se mais intensamente em pesquisas sobre esse tema. Recentemente, uma interessante descoberta chamou a atenção do meio científico: um mineral que seria capaz de extrair energia para a produção de eletricidade a partir de diversas fontes – e ao mesmo tempo! Descoberto por cientistas da Universidade de Oulu (Finlândia), o minério denominado KBNNO é capaz de transformar luz solar, energia cinética e calor em eletricidade. Continue reading Minério permite que eletricidade seja produzida a partir de luz solar, calor e movimento ao mesmo tempo

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Feixe de íon focalizado: Como funciona essa técnica de análise de materiais

As técnicas de microscopia eletrônica são bastante populares em termos de análise de materiais, principalmente por alcançarem grandes ampliações, o que permite com que possamos enxergar minuciosos detalhes de um material. Durante esse tipo de análise, o material é bombardeado por um feixe de elétrons e os diferentes produtos da interação elétron-material, tais como elétrons retroespalhados, elétrons secundários e raios-X, são analisados. A partir dessas diferentes fontes, podemos então obter importantes informações sobre o material em questão. Elétrons não são, no entanto, as únicas partículas que podem ser aceleradas e focadas por campos elétricos e magnéticos, mas também íons. Com sua massa incrivelmente maior do que a pequeníssima massa de um elétron (o íon mais leve, H+, tem massa 1836 vezes superior a um elétron), os íons são capazes não somente de interagir com o material e gerar importantes fontes de informação sobre sua topografia e composição química, mas também de usiná-lo. É essa técnica, conhecida por Feixe de íon focalizado ou FIB (do inglês focused ion beam), que apresentaremos hoje.

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Rugosidade de uma superfície

Você sabia que por mais planas e polidas que duas superfícies pareçam ser, elas não estarão 100% em contato se colocadas uma contra a outra? Isso acontece porque na realidade a superfície de um material é composta por diversos picos e vales, que constituem o que é conhecido como rugosidade. Assim, quando encostadas, apenas pequenas áreas das superfícies estão de fato em contato umas com as outras (área de contato real), o que é muito menor do que a área que imaginamos estar em contato observando os materiais a olho nu (área de contato aparente).

superficie

Figura mostrando a área de contato aparente entre duas peças planas (direita) e uma aproximação da região de interface entre as mesmas (esquerda), evidenciando a área de contato real.

Uma superfície é na realidade composta por três componentes: forma, ondulação Continue reading Rugosidade de uma superfície

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Como prever defeitos de soldagem em aços inoxidáveis

A soldagem, por se tratar de um processo que envolve temperaturas bastante elevadas, apresenta um elevado nível de complexidade. O aumento de temperatura do material é heterogêneo ao longo de seu volume, o que faz com que diferentes regiões da peça atinjam temperaturas máximas distintas, bem como diferentes taxas de resfriamento. O resultado é uma microestrutura bastante complexa e heterogênea, a qual deve ser compreendida e controlada na medida do possível para que as propriedades do material não sejam comprometidas.

Um grupo de materiais de soldagem bastante complexa são, por exemplo, os aços inoxidáveis. Esses materiais apresentam uma ampla gama de possíveis elementos de liga e em teores que podem variar significativamente de uma liga para outra. Consequentemente, são suscetíveis a muitos dos possíveis defeitos de soldagem, tais como crescimento excessivo de grão, trincamento durante a solidificação, precipitação de fases indesejadas, trincamento a frio e assim por diante. Com base nisso, foi desenvolvida na década de 50 uma ferramenta que ainda hoje é  Continue reading Como prever defeitos de soldagem em aços inoxidáveis

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Materiais Refratários

Muitas etapas do processamento de materiais são feitas a temperaturas elevadas, como por exemplo a fundição e os tratamentos térmicos. No entanto, para que isso seja possível, é necessário que existam materiais que aguentem temperaturas ainda maiores. Esse grupo é denominado de materiais refratários e é normalmente composto por cerâmicas, sendo o foco de nosso assunto de hoje.  Continue reading Materiais Refratários

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Compósito que varia rigidez com a temperatura

No post de hoje falaremos sobre um compósito capaz de mudar sua rigidez de forma extrema com a variação de temperatura. Trata-se de uma pesquisa da École polytechnique fédérale de Lausanne, publicada recentemente, que conseguiu desenvolver o material de uma forma simples e ao mesmo tempo genial.

O compósito tem o formato de um tubo e é bastante rígido à temperatura ambiente. No entanto, ao aplicar sobre o material uma voltagem, ele torna-se flexível em menos de 10 segundos. O segredo por trás dessa versatilidade encontra-se na forma com o que material foi projetado. Continue reading Compósito que varia rigidez com a temperatura

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