5 TED Talks sobre materiais que você precisa ver

Provavelmente você já ouviu falar do TED, um site que reúne palestras de até 18 minutos com temas variados. Então, é claro que ele possui algumas palestras curtas que envolvem a nossa querida engenharia. Hoje selecionamos as que você não pode perder!

Todos os vídeos possuem legendas em português e caso você não tenha tempo para assisti-los agora, você pode usar a ferramenta watch later do TED para assistir mais tarde.

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Impressão 4D: A evolução da impressão 3D

A impressão 3D já existe desde os anos 80 e consiste em um método de processamento no qual é criado um objeto tridimensional através de adições de camadas de material. Mas o que então seria a quarta dimensão?

Na impressão 4D temos uma quarta dimensão que seria o tempo. Isso significa que mesmo depois de ser produzido pela impressora, o material pode ter sua forma alterada sozinha. Para isso são utilizadas matérias-primas chamadas de inteligentes, como as ligas com efeito de forma, lembra?

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Como funciona?

Como quase tudo na vida, o problema é resolvido pelo material! Como foi falado anteriormente no post linkado acima, existem materiais, como ligas de ouro-cádmio e cobre-zinco que podem ter suas formas alteradas automaticamente quando receberem um estímulo externo, que podem ser por temperatura, eletricidade, imersão em líquidos e gases, pela luz ou até mesmo estímulos químicos. No caso das ligas o mecanismo de ativação da mudança de forma é a temperatura.

Nas pesquisas realizadas no Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) os materiais impressos são cobertos por uma tinta especial que reage na presença de água e consequentemente altera a forma do objeto. Geralmente esses materiais inteligentes são utilizados nas juntas do objeto e não são utilizados em todo o material, provavelmente por causa dos altos custos associados. Porém hoje só é possível fazer com que os produtos feitos por impressão 3D alterem sua forma em apenas uma direção e quando o mecanismo de ativação for a água.

Veja o vídeo abaixo para ver como funciona essa transformação!

Aplicações

A indústria que mais se beneficia com esse tipo de processo e de material é a robótica. O mercado necessita de robôs mais precisos e com movimentos suaves, o que é chamado de soft robots. Acredita-se então que os materiais provenientes da impressão 4D podem auxiliar na confecção desses robôs e ajudar a indústria médica, por exemplo. Além disso, no futuro esses materiais podem fazer parte de componentes que se montam sozinhos, facilitando o armazenamento.

Desafios

Antes de a gente ter essa tecnologia em nossas casas é preciso que haja um desenvolvimento de uma impressora 3D mais complexa, capaz de imprimir microchips e circuitos no seu impresso, que fariam com que o material se auto montasse. Entre as limitações mais relacionadas com o material estão a necessidade de usar um meio, como a água, para o material sofrer a mudança de geometria, o que não é tão prático para o uso diário e para a venda para o consumidor final. Ademais a reversibilidade do material de mudar de uma forma para outra ainda é limitada e faltam mais estudos sobre diferentes mecanismos de ativação que o material poderá ter.

Fontes:

Raviv, Dan, et al. “Active printed materials for complex self-evolving deformations.” Scientific reports 4 (2014).

Techtudo – Impressão 4D: Como funciona e diferenças para a impressora 3D


Gostaria de agradecer meus amigos Pedro e Ricardo pela sugestão do assunto dessa publicação.

A pele artificial que será criada pelo processo de impressão 3D

A marca de cosméticos L’Oreal fechou recentemente um acordo com a empresa Organovo para a produção de uma pele artificial produzida à partir da técnica de impressão 3D para substituir os testes em animais. Confesso que fiquei um pouco triste com a notícia, pois uma pele artificial estava na minha lista de “Materiais para Inventar”, mas a minha felicidade com certeza foi muito maior em saber que um dos meus sonhos vai se tornar realidade em aproximadamente 5 anos. A engenharia e a criação desse novo material vai poupar a vida de milhões de animais, pois a cada ano 100 milhões de animais são sacrificados em testes em laboratórios, segundo a Peta (People for the Ethical Treatment of Animal).

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Fonte imagem

A L’Oreal já trabalha com tecidos doados por pacientes de cirurgias plásticas e existem nove tipos de amostras, com doadores de diferentes etnias e idades. Geralmente são colocadas essas células em um suporte de hidrogel e, em seguida, utilizadas como matéria-prima nas impressoras. Esse é um grande exemplo do intercâmbio de informações que deve ocorrer entre os profissionais da área de engenharia e das áreas biológicas.

Mas a Organovo trabalha com um processo diferente, sem utilizar essa base com hidrogel. Curiosamente, a empresa está à procura de um engenheiro de materiais que trabalhe com biomateriais para desenvolver materiais que melhorem a estrutura e a construção das estruturas celulares através da impressão.

A impressão 3D

A impressão 3D já existe desde 1984, mas há poucos anos que ela vem se desenvolvendo intensamente. O processo consiste em criar um objeto tridimensional através da adição de material em forma de camadas. Ela é um tipo de fabricação que cria objetos sólidos através de modelos digitais, chamada aditiva, entre outros exemplos podemos citar a fusão a laser e também a moldagem por injeção. Os materiais hoje mais trabalhados na impressão 3D são os polímeros, entre eles o ABS, o PLA e o  nylon. Além disso é possível processar o alumide (material feito com nylon, polímero e alumínio), aço inoxidável, ouro e platina.

Outro tipo de pele artificial

Há alguns anos, cientistas da universidade de Stanford criaram a primeira pele artificial que é sensível à pressão e é capaz de se auto-curar. Antes desse material, para ser curado o polímero deveria ser submetido a altas temperaturas e isso não é nem um pouco praticável, considerando que uma pessoa irá utiliza-lo. Outro polímeros não eram condutores, o que limitava muito as aplicações.

Com a criação de Zenhan Bao isso foi possível! O segredo consiste na ligação de hidrogênio entre duas moléculas e a fraca atração entre a região de carga negativa de um átomo com a região de carga positiva do átomo seguinte. Assim, essa fraca ligação permite que os átomos se separem, mas que se reconectem em seguida, ao se reorganizar para restaurar a sua estrutura após a fratura. Para aumentar a resistência mecânica e a condutividade, partículas de níquel foram adicionadas ao polímero. Além disso, o material consegue restaurar-se 75% em apenas alguns segundos e 100% em até meia hora.

Se você ficou interessado na vaga da Organovo, ela está disponível nesse link. (Visto pela última vez em 23-10-2015)

E se você quiser ler mais sobre o assunto você pode pesquisar na BBC e no Polymer Solutions