Instituto de Engenharia é Destaque do Ano

POR INSTITUTO DE ENGENHARIA

Publicado em 26 de maio de 2015

Em nome do Instituto de Engenharia, o presidente Camil Eid foi ao Rio de Janeiro, em 19 de maio, receber a homenagem Destaque do Ano do Ibec – Instituto Brasileiro de Engenharia de Custos – pelos trabalhos realizados com a Comissão de Estudos Especiais de Elaboração do Orçamento e Formação de Preços de Empreendimentos de Infraestrutura e Edificações (ABNT/CEE 162). O trabalho dessa comissão apresenta os fundamentos que devem reger a elaboração técnica de orçamentos de obras e serviços nos mais variados segmentos da engenharia.

Os trabalhos foram divididos em seis grupos: terminologia, procedimentos gerais, elaboração de projetos e gestão de empreendimentos, execução de obras, concessão de serviços e edificações.

Como o assunto é de fundamental importância para o mercado da construção, hoje totalmente carente de regulamentações e normas que possam orientar os profissionais da área, no dia 25 de junho, haverá a reunião dos relatores dos grupos para finalizar o documento. Posteriormente, em 2 de julho, os trabalhos serão expostos à ABNT e depois ficarão disponíveis para consulta pública.

Essa homenagem faz parte das comemorações de 37 anos de fundação do Ibec e do Dia do Engenheiro de Custos. 

Chip brasileiro detectará colisões no LHC

Por Inovação Tecnológica

Com informações da Agência USP - 28/05/2015

O chip mede 9 x 9 milímetros. [Imagem: Agência USP/Marcos Santos]

Detector do Big Bang

Em meados de julho deste ano, uma equipe de físicos e engenheiros da USP deverá concluir a segunda versão do protótipo de um chip que será fundamental em um dos experimentos do maior acelerador de partículas do mundo, o LHC (Large Hadron Colider).

Apelidado de SAMPA, o chip de apenas 9 milímetros x 9 milímetros integrará o experimento ALICE (A Large Ion Collider Experiment), um dos quatro grandes detectores do LHC - os outros três grandes detectores são ATLAS, CMS e LHCb.

"No início deste ano, o LHC retomou suas atividades e está previsto um novo upgrade para o ano de 2020", conta o professor Marcelo Munhoz um dos responsáveis pelo desenvolvimento do chip.

De acordo com o pesquisador, no experimento ALICE serão realizadas medições das colisões de íons pesados - íons de chumbo - para estudar o chamado Plasma de Quarks e Glúons, que corresponde a um estado composto pelos elementos mais básicos da matéria.

"A ideia é reproduzir em laboratório um novo estado da matéria que teria existido poucos microssegundos após a grande explosão ou Big Bang," explica Munhoz.

Será justamente nesta estrutura que o chip SAMPA será fundamental para compor os equipamentos que irão fotografar com precisão o momento exato de tais colisões.

Chip Sampa montado na placa de testes. [Imagem: Agência USP/Marcos Santos]

Chip Sampa

O chip SAMPA também vem sendo estudado pelo grupo para outras aplicações, como na medição de nêutrons emitidos em reatores nucleares e na utilização para sistemas de raios X "coloridos", onde se registra uma imagem detalhando a frequência do raio X emitido.

Esse sistema, baseado no chip SAMPA, tem a grande vantagem de propiciar imagens grandes em um curto intervalo de tempo, o que significa uma baixa exposição à radiação, ao contrário dos sistemas mais comumente utilizados atualmente para essa aplicação.

O chip SAMBA está sendo desenvolvido por uma equipe coordenada pelos professores Marcelo Gameiro Munhoz e Marco Bregant (Instituto de Física), Wilhelmus Van Noije, Hugo Hernandez e Brunos Sanches (Poli).

Protótipos

"Até o ano de 2018 deveremos produzir e entregar 80 mil chips que serão utilizados em dois detetores do experimento ALICE," contou Munhoz. "O primeiro protótipo foi entregue no final do ano passado. O novo, que é a segunda versão, deverá ser produzido em julho e ainda aguardamos a aprovação do projeto para a produção dos chips finais."

Toda a produção dos protótipos é feita em Taiwan, já que no Brasil ainda não existem indústrias capazes de produzi-los.

O desenvolvimento dos primeiros protótipos conta com um investimento da ordem de R$ 1 milhão, com recursos da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp). A expectativa é que o protótipo definitivo seja concluído em 2016.

Chip de madeira inaugura eletrônica biodegradável

Por Redação do Site Inovação Tecnológica - 27/05/2015

O "chip de madeira" usa um circuito eletrônico real, enquanto experimentos anteriores precisaram usar materiais adaptados às técnicas de reciclagem. [Imagem: Yei Hwan Jung]

Eletrônicos biodegradáveis

Depois dos microprocessadores que dissolvem na água e dos circuitos eletrônicos com botão de autodestruição, agora é a vez dos chips feitos de madeira.

A ideia de Yei Hwan Jung, da Universidade de Wisconsin-Madison, nos Estados Unidos, é substituir a maior parte dos processadores e chips em geral por um material biodegradável ou mesmo reaproveitável.

E a solução apresentada é, de longe, a mais próxima da realidade entre todas as tentativas feitas até agora para lidar com o crescente problema do descarte de circuitos integrados obsoletos.

"A maioria do material em um chip é suporte. Nós usamos menos de dois micrômetros para tudo o mais. [Com a nossa solução] os chips são tão seguros que você poderia colocá-los na floresta e os fungos iriam degradá-lo. Eles se tornaram tão seguros quanto um fertilizante," explicou o professor Zhenqiang Ma, líder da equipe.

O experimento também demonstrou o potencial da eletrônica flexível, com circuitos produzidos na forma de películas para posterior aplicação sobre um substrato, como um carimbo. [Imagem: Yei Hwan Jung et al. - 10.1038/ncomms8170]

Chip de madeira

Para demonstrar as possibilidades da técnica, Jung usou um substrato de madeira para criar um chip de 5 x 6 milímetros, com 1.500 transistores de arseneto de gálio, um material padrão na indústria eletrônica para a fabricação de circuitos integrados de comunicação wireless.

O protótipo construído pela equipe apresentou um desempenho comparável aos circuitos integrados usados pela indústria.

Embora se refiram ao seu substrato biodegradável como "madeira", o material é na verdade feito com fibras de celulose reduzidas à escala nanométrica, por isso chamadas de nanofibrilas de celulose.

Esse polímero de origem natural é prensado e recoberto com uma resina, para evitar a expansão termal e reduzir a hidroscopia, a tendência natural da madeira para atrair umidade do ar, o que a faria inchar e danificaria o circuito.

O circuito integrado degradou-se quase completamente em 60 dias. [Imagem: Yei Hwan Jung et al. - 10.1038/ncomms8170]

Eletrônica flexível

O experimento também demonstrou a potencial da fabricação de circuitos eletrônicos na forma de películas flexíveis, que podem ser aplicadas a diferentes superfícies - o circuito foi produzido na forma de uma película e depois aplicado sobre a camada de suporte de nanocelulose.

"A atual fabricação em massa dos circuitos integrados semicondutores é tão barata que pode levar algum tempo até que a indústria se adapte ao nosso projeto. Mas a eletrônica flexível é o futuro," avaliou o professor Ma.

Bibliografia:

High-performance green flexible electronics based on biodegradable cellulose nanofibril paper
Yei Hwan Jung, Tzu-Hsuan Chang, Huilong Zhang, Chunhua Yao, Qifeng Zheng, Vina W. Yang, Hongyi Mi, Munho Kim, Sang June Cho, Dong-Wook Park, Hao Jiang, Juhwan Lee, Yijie Qiu, Weidong Zhou, Zhiyong Cai, Shaoqin Gong, Zhenqiang Ma
Nature Communications
Vol.: 6, Article number: 7170
DOI: 10.1038/ncomms8170

Descobertos ímãs que "incham"

POR Redação do Site Inovação Tecnológica - 26/05/2015

Os ímãs que incham apresentam "células" magnéticas periódicas, que se repetem com uma precisão nunca antes vistas em materiais magnéticos. [Imagem: Harsh Deep Chopra/Temple Unibersity]

Magnetorrestrição

Acaba de ser descoberto um novo tipo de ímã que expande seu volume quando posto sob a ação de outro campo magnético.

De acordo com Harsh Chopra e Manfred Wuttig, a "descoberta transformadora" tem potencial não apenas para alavancar as tecnologias atuais, como também para criar aplicações totalmente novas devido à combinação incomum de propriedades magnéticas.

"Nossas descobertas mudam fundamentalmente uma forma de pensar sobre um determinado tipo de magnetismo que está em vigor desde 1841," disse Chopra, referindo-se a James Prescott Joule, que descobriu que ímãs baseados em ferro mudam seu formato, mas não seu volume, quando postos sob ação de um campo magnético.

Esse fenômeno é conhecido desde então como "magnetorrestrição de Joule", e tem sido usado para caracterizar todos os ímãs. Ao menos até agora, com a descoberta dos "ímãs que incham".

"Nós descobrimos uma nova classe de ímãs, que chamamos de 'ímãs não-joulianos', que apresentam uma grande variação de volume sob campos magnéticos," continuou Chopra. "Além disso, estes ímãs não-joulianos possuem a capacidade notável de capturar ou converter energia com uma perda mínima na forma de calor."

O comportamento inusitado surgiu quando a dupla tratou uma liga à base de ferro a 760º C por 30 minutos, e então resfriou-a rapidamente até a temperatura ambiente. Esse tratamento térmico criou no interior do material estruturas cristalinas microscópicas não observadas em outros materiais magnéticos.

Atuadores e geradores

Os pesquisadores observam que os ímãs convencionais só podem ser usados como atuadores para exercer forças em uma direção, já que são limitados pela magnetorrestrição de Joule - atuadores magnéticos bidirecionais são possíveis, mas exigem aparatos grandes, pesados e pouco eficientes.

Contudo, como os magnetos não-joulianos expandem-se espontaneamente em todas as direções, eles permitirão a construção de atuadores onidirecionais compactos e de alta eficiência, já que perdem pouquíssima energia na forma de calor.

O potencial de aplicação inclui microatuadores compactos para as indústrias aeroespacial, automotiva, biomédica, espacial e robótica, mas a dupla está especialmente entusiasmada com a aplicação dos seus novos ímãs na geração de energia, sobretudo na colheita de energia a partir do ambiente.

Bibliografia:

Non-Joulian magnetostriction
Harsh Deep Chopra, Manfred Wuttig
Nature
Vol.: 521, 340-343
DOI: 10.1038/nature14459

Memória óptica: Material solidifica e brilha ao ser tocado

POR Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/05/2015

O processo retratado na sequência de imagens dura cerca de quatro segundos. [Imagem: Universidade de Michigan]

Toque amarelo

Ele se mantém líquido mesmo resfriado mais de 90º C abaixo do seu ponto esperado de congelamento.

E então, basta um leve toque para que ele se cristalize na forma de brilhantes cristais amarelos, que fluorescem intensamente sob luz ultravioleta.

Esse material estranho e promissor foi criado por Kyeongwoon Chung e seus colegas da Universidade de Michigan, nos Estados Unidos, que afirmam que o novo material é cerca de um milhão de vezes mais sensível do que qualquer outra molécula capaz de mudar de cor em resposta à pressão.

A equipe está trabalhando de olho na indústria eletrônica, muito interessada em materiais à base de carbono - conhecidos como orgânicos - por serem mais baratos e mais fáceis de trabalhar do que materiais cristalinos, como o silício.

Semicondutores orgânicos

Chung estava trabalhando como uma família de moléculas orgânicas usadas em LEDs, células solares e transistores.

Essas moléculas têm um núcleo "rígido", de onde brotam duas cadeias laterais mais flexíveis. Se essas cadeias forem curtas, é o núcleo que determina como será a cristalização do material; se as cadeias forem longas, elas interagem, induzindo a formação de um tipo diferente de cristal.

Quando a equipe manipulou as moléculas para elas tivessem cadeias laterais de tamanhos diferentes, apareceu o comportamento inesperado, com o núcleo e as cadeias laterais operando em sentidos opostos e alterando completamente o processo de cristalização.

Como resultado, o material permanece líquido muito abaixo do seu ponto de congelamento, mas se cristaliza rapidamente em um vidro de forte cor amarela quando tocado.

Usos possíveis

Segundo a equipe, o comportamento inusitado leva o material para outros terrenos além da área da eletrônica orgânica, podendo ser útil em biossensores para diagnóstico médico.

A capacidade de escrever e apagar informações luminescentes também sugere o potencial para usar o material em memórias que codifiquem informações com luz em vez de magnetismo, embora essa "memória óptica" necessite ainda de muito desenvolvimento.

Bibliografia:

Shear-Triggered Crystallization and Light Emission of a Thermally Stable Organic Supercooled Liquid
Kyeongwoon Chung, Min Sang Kwon, Brendan M. Leung, Antek G. Wong-Foy, Min Su Kim, Jeongyong Kim, Shuichi Takayama, Johannes Gierschner, Adam J. Matzger, Jinsang Kim
ACS Central Science
Vol.: Article ASAP
DOI: 10.1021/acscentsci.5b00091

Este pode ser o sistema de energia solar mais eficiente do mundo

Por instituto de engenharia co informações de GIZMODO

Publicado em 19 de maio de 2015


Uma companhia sueca afirma que este pequeno sistema de energia solar concentrada — que faz uso de ideias de um clérigo escocês do século XIX — converte 34% de luz do sol em energia. Isso pode fazer dele o sistema solar mais eficiente do mundo. 

De acordo com informações do The Guardian, o sistema — atualmente passando por testes feitos pela empresa criadora, a RiPasso Energy, no deserto do Kalahari — usa pratos de 100 m² para focar a luz do sol em um único ponto. O calor movimenta um motor Stirling de combustão externa, originalmente desenvolvido por Robert Stirling em 1816, que alterna entre aquecimento e resfriamento de um volume fechado de gás para movimentar um pistão e um pêndulo para gerar eletricidade. Os pratos solares movem os eixos durante o dia para capturar o máximo de luz possível. 

Testes mostram que cada prato solar pode gerar de 75 a 85 megawatt-hora de energia por ano. Para se ter ideia, a mesma eletricidade gerada por usinas de energia movidas à carvão criam 81 toneladas métricas de CO2. A afirmada eficiência de 34% acaba ganhando de outras técnicas de captação de energia solar: as tradicionais células fotovoltaicas conseguem um máximo de 23%. 

Mas o preço dessa inovação ainda não foi mencionado — e ele provavelmente é proibitivo. Só que a RiPasso alega ter fundos o suficiente para a primeira instalação de larga escada. Será interessante acompanhar o caso para saber se os o 34% de eficiência afirmados serão alcançados.

Rede captura óleo e deixa passar a água

Por Redação do Site Inovação Tecnológica - 20/05/2015

A malha para recolhimento de vazamentos de óleo poderá ser fabricada por cerca de R$30,00 o metro quadrado.[Imagem: Jo McCulty/The Ohio State University.]

Rede para vazamentos de óleo

Lidar com vazamentos de petróleo ou outros combustíveis no mar, em rios ou lagoas não é uma tarefa fácil porque é necessário usar "esponjas" para sugar de volta o óleo, que se espalha por todos os cantos.

Depois disso, as esponjas sujas de óleo precisam ser descartadas, o que de certa forma apenas desloca o problema, ou cuidadosamente limpas para retirada do óleo, o que encarece o processo.

Uma solução melhor seria uma peneira que pudesse simplesmente deixar passar a água e reter o óleo - a água voltaria limpa ao seu leito e o óleo voltaria puro aos seus tanques.

Pois um protótipo de peneira que faz exatamente isso está pronto, graças ao trabalho de Philip Brown e Bharat Bhushan, da Universidade do Estado de Ohio, nos Estados Unidos.

A peneira é formada por uma malha de fios de aço inoxidável recobertos por um material que repele o óleo, formando um filtro muito eficiente que deixa passar a água e retém o óleo.

"Se você fabricar esta malha em grandes tamanhos, você pode potencialmente capturar um vazamento de óleo com uma rede," disse o professor Bhushan.

Nanotecnologia bioinspirada

A tela foi construída com uma nanotecnologia inspirada na natureza, mais especificamente nas folhas de lótus, que repelem a água, mas não o óleo.

Para fazer o oposto, a dupla recobriu os fios de aço inoxidável com uma fina camada de nanopartículas de sílica, para tornar a superfície rugosa. A seguir, essa superfície foi recoberta com um polímero misturado com moléculas de surfactante - essencialmente um sabão.

Como nenhum dos elementos usados é tóxico, a dupla afirma que a tela para recolhimento de vazamentos de óleo poderá ser fabricada por cerca de R$30,00 o metro quadrado.

Bibliografia:

Mechanically durable, superoleophobic coatings prepared by layer-by-layer technique for anti-smudge and oil-water separation
Philip S. Brown, Bharat Bhushan
Nature Scientific Reports
Vol.: 5, Article number: 8701
DOI: 10.1038/srep08701

Nanomechanical behavior of MoS2 and WS2 multi-walled nanotubes and Carbon nanohorns
Dave Maharaj, Bharat Bhushan
Nature Scientific Reports
Vol.: 5, Article number: 8539
DOI: 10.1038/srep08539