A impressão 3D está avançando tanto que já se fala em uma quarta revolução industrial, quando os produtos não serão exatamente fabricados - eles serão impressos.
Também chamada de prototipagem rápida ou fabricação aditiva, a técnica já é responsável pela fabricação de aviões, chocolates, e peças metálicas, de cerâmica, de vidro e até de gelo.
E a mais recente novidade na área é ainda mais impressionante.
Cientistas britânicos e italianos desenvolveram uma técnica para desenhar diretamente padrões supercondutores. A diferença é que, em vez de usarem uma caneta eletrônica ou uma impressora 3D, eles usaram um feixe de raios X.
Caneta de raios X
A possibilidade de criar e controlar minúsculas estruturas supercondutoras pode impactar inúmeras áreas, incluindo a capacidade para o desenvolvimento de uma nova geração de equipamentos eletrônicos e uma nova arquitetura de processadores.
A supercondutividade é um estado especial onde um material conduz eletricidade sem resistência, o que significa, sem desperdício de energia e sem geração de calor.
Os cientistas conseguiram manipular regiões de supercondutores de alta temperatura em um material composto por oxigênio, cobre e pelo elemento de terras raras lantânio.
A projeção de raios X causa um reposicionamento dos átomos de oxigênio no material, resultando na supercondutividade de alta temperatura, do tipo originalmente descoberto há mais de 25 anos.
A seguir, um feixe preciso de raios X pode ser usado como se fosse uma caneta, para escrever os padrões supercondutores em duas dimensões.
Os cientistas desenvolveram até mesmo uma "borracha" para seus fios supercondutores, que podem ser apagados com um tratamento de calor.
Novo paradigma na computação
Além de criar circuitos simples, como bobinas e resistores, a técnica permite também a criação do super componente eletrônico memristor, que se acredita ser a chave para a construção de computadores cognitivos, que usem sinapses artificiais, em vez de transistores e porta lógicas.
"É incrível que, com alguns poucos passos simples, nós agora podemos adicionar 'inteligência' supercondutora diretamente para um material formado praticamente apenas com elementos comuns, como cobre e oxigênio," disse o Dr. Antonio Bianconi, da universidade italiana de Sapienza.
"Esta pode ser a chave para a solução do problema do caixeiro-viajante, um dos maiores desafios da computação. Nós queremos criar computadores sob demanda para resolver esse problema, com aplicações da genética até a logística. Uma descoberta como essa significa que uma mudança de paradigma na tecnologia da computação está um pouco mais próxima," comemora o Dr. Gabriel Aeppli, da Universidade College London.
Possibilidades na prática
A técnica usa apenas raios X e o próprio composto supercondutor, que é quimicamente simples, dispensando todos os agressivos químicos empregados hoje pela indústria de semicondutores.
Os circuitos podem ser tão finos quanto um fio de cabelo humano, e os cientistas acreditam poderem usá-los para projetar circuitos computacionais de uma forma totalmente nova.
E mais: segundo os cientistas, a técnica tem largas possibilidades de aplicação, uma vez que ela poderá ser aplicada a compostos químicos similares contendo oxigênio e átomos metálicos - isso inclui desde catalisadores até células a combustível.
Antes disso, porém, os cientistas terão que demonstrar o funcionamento dos seus componentes supercondutores ativos em circuitos reais. E, ainda que se chamem supercondutores de alta temperatura, seu funcionamento exige aparatos criogênicos, muito abaixo da temperatura ambiente.
quarta-feira, 24 de agosto de 2011
Brasileiros descobrem novas rotas na dinâmica das infecções
O fator de transformação de crescimento beta (TGF-β, na sigla em inglês) tem sido relacionado à patogênese de diversas doenças, incluindo as infecções oportunistas causadas pelo complexo Mycobacterium avium, que afetam pessoas com o sistema imunológico comprometido, como os pacientes de Aids.
O TGF-β é uma citocina, um grupo de moléculas envolvidas na emissão de sinais entre as células durante o desencadeamento das respostas imunológicas.
No entanto, o mecanismo pelo qual o TGF-β controla a replicação das bactérias do complexo Mycobacterium avium é mais intrincado do que se imaginava, de acordo com um estudo realizado por um grupo de pesquisadores da Universidade Federal de São Paulo (Unifesp).
O trabalho, publicado na revista PLoS One, foi parte da pesquisa de doutorado de Carolina L'Abbate, orientada por Joel Machado Junior e Celia Regina Whitaker Carneiro.
Armas do inimigo
De acordo com Machado Junior, ao desvendar o importante mecanismo de controle do TGF-β sobre a replicação das bactérias do complexo Mycobacterium avium, o trabalho ajuda a "compreender como funcionam as armas do inimigo".
"O estudo traz novas perspectivas para a compreensão da influência do TGF-β sobre a resposta do hospedeiro. Quanto melhor entendermos os mecanismos pelos quais essas bactérias subvertem a resposta do hospedeiro, mais abrimos perspectivas para o design de intervenções terapêuticas mais eficazes no tratamento dessas infecções", disse.
Segundo ele, vários patógenos que infectam macrófagos, como a Toxoplasma gondii, Leishmania amazonensis, Trypanossoma cruzi e as bactérias do complexo Mycobacterium avium, desenvolveram mecanismos capazes de induzir a produção do TGF-β.
"Acreditava-se que a função do TGF-β estava associada apenas à sua capacidade imunossupressora sobre a atividade dos macrófagos, permitindo a proliferação dos patógenos dentro da célula. No entanto, neste estudo mostramos que o mecanismo é mais complexo e os efeitos dessa citocina não são tão diretos", disse.
Citocinas
O estudo mostrou que os efeitos do TGF-β dependem fortemente da sua amplitude de ação.
A citocina coordena a magnitude e a duração da ativação de uma quinase - enzimas que catalisam as reações de fosforilação de proteínas -, a ERK1/2, e dessa forma controla a replicação da bactéria.
"Os efeitos dependem da quantidade da citocina presente no macrófago infectado e de quais vias de sinalização ela está coordenando na célula infectada", disse Machado.
A literatura, segundo ele, já indicava que os macrófagos infectados passavam a produzir maior quantidade da citocina e, com isso, favorecia o crescimento da bactéria dentro da célula. Os cientistas da Unifesp utilizaram um modelo de macrófagos diferenciados pela citocina IL-4, que produzem de forma endógena grandes quantidades de TGF-β, mantendo altos os níveis de atividade de ERK1/2.
"Mas no modelo o efeito era o contrário: a ação do TGF-β sobre o ERK1/2 inibia a replicação da bactéria no interior da célula. Isso sugeria que esse mecanismo pode ser uma estratégia para manter a replicação intracelular de patógenos sobre controle", explicou.
Arsenal dinâmico
As vias de sinalização intracelular são importantes componentes dos sistemas biológicos, que permitem que as células alterem seu comportamento em função de mudanças ambientais como a infecção.
"Essas vias convertem os sinais externos e geram respostas apropriadas para as mudanças do ambiente externo. Essas respostas incluem mudanças na regulação de processos metabólicos e expressão gênica. Tudo isso é determinado pela amplitude e pelo tipo do sinal que é gerado pelos estímulos. O TGF-β, portanto, funcionaria como um arsenal dinâmico no controle adicional de patógenos", disse Machado.
O TGF-β é uma citocina, um grupo de moléculas envolvidas na emissão de sinais entre as células durante o desencadeamento das respostas imunológicas.
No entanto, o mecanismo pelo qual o TGF-β controla a replicação das bactérias do complexo Mycobacterium avium é mais intrincado do que se imaginava, de acordo com um estudo realizado por um grupo de pesquisadores da Universidade Federal de São Paulo (Unifesp).
O trabalho, publicado na revista PLoS One, foi parte da pesquisa de doutorado de Carolina L'Abbate, orientada por Joel Machado Junior e Celia Regina Whitaker Carneiro.
Armas do inimigo
De acordo com Machado Junior, ao desvendar o importante mecanismo de controle do TGF-β sobre a replicação das bactérias do complexo Mycobacterium avium, o trabalho ajuda a "compreender como funcionam as armas do inimigo".
"O estudo traz novas perspectivas para a compreensão da influência do TGF-β sobre a resposta do hospedeiro. Quanto melhor entendermos os mecanismos pelos quais essas bactérias subvertem a resposta do hospedeiro, mais abrimos perspectivas para o design de intervenções terapêuticas mais eficazes no tratamento dessas infecções", disse.
Segundo ele, vários patógenos que infectam macrófagos, como a Toxoplasma gondii, Leishmania amazonensis, Trypanossoma cruzi e as bactérias do complexo Mycobacterium avium, desenvolveram mecanismos capazes de induzir a produção do TGF-β.
"Acreditava-se que a função do TGF-β estava associada apenas à sua capacidade imunossupressora sobre a atividade dos macrófagos, permitindo a proliferação dos patógenos dentro da célula. No entanto, neste estudo mostramos que o mecanismo é mais complexo e os efeitos dessa citocina não são tão diretos", disse.
Citocinas
O estudo mostrou que os efeitos do TGF-β dependem fortemente da sua amplitude de ação.
A citocina coordena a magnitude e a duração da ativação de uma quinase - enzimas que catalisam as reações de fosforilação de proteínas -, a ERK1/2, e dessa forma controla a replicação da bactéria.
"Os efeitos dependem da quantidade da citocina presente no macrófago infectado e de quais vias de sinalização ela está coordenando na célula infectada", disse Machado.
A literatura, segundo ele, já indicava que os macrófagos infectados passavam a produzir maior quantidade da citocina e, com isso, favorecia o crescimento da bactéria dentro da célula. Os cientistas da Unifesp utilizaram um modelo de macrófagos diferenciados pela citocina IL-4, que produzem de forma endógena grandes quantidades de TGF-β, mantendo altos os níveis de atividade de ERK1/2.
"Mas no modelo o efeito era o contrário: a ação do TGF-β sobre o ERK1/2 inibia a replicação da bactéria no interior da célula. Isso sugeria que esse mecanismo pode ser uma estratégia para manter a replicação intracelular de patógenos sobre controle", explicou.
Arsenal dinâmico
As vias de sinalização intracelular são importantes componentes dos sistemas biológicos, que permitem que as células alterem seu comportamento em função de mudanças ambientais como a infecção.
"Essas vias convertem os sinais externos e geram respostas apropriadas para as mudanças do ambiente externo. Essas respostas incluem mudanças na regulação de processos metabólicos e expressão gênica. Tudo isso é determinado pela amplitude e pelo tipo do sinal que é gerado pelos estímulos. O TGF-β, portanto, funcionaria como um arsenal dinâmico no controle adicional de patógenos", disse Machado.
Fonte: Agência Fapesp
terça-feira, 23 de agosto de 2011
Nanometais super fortes começarão a ser usados em automóveis
Um carro que sai da fábrica hoje usa nada menos do que 193 tipos diferentes de aço.
Os aços para a fabricação de cada peça - da lataria às esferas dos rolamentos - vêm sendo cuidadosamente otimizado ao longo dos anos.
Alguns tiveram que ficar mais fortes, para atender às exigências crescentes das normas de segurança. Outros tiveram que ficar o mais leve possível, para ajudar a diminuir o consumo de combustível.
Com o advento da nanotecnologia, começam agora a entrar em cena os nanometais, metais super fortes, super resistentes e super leves, prometendo tornar os carros simultaneamente ainda mais leves e mais seguros.
Nanometais
Os nanometais são formados por grânulos metálicos muito pequenos - de 10 a 1.000 nanômetros - dependendo da utilização.
Quanto menores são os grânulos, mais forte o metal se torna. Por exemplo, um metal pode se tornar duas vezes mais forte se seus grânulos individuais se tornarem quatro vezes menores.
No aço e no alumínio, os cientistas já conseguiram romper a barreira dos 1.000 nanômetros em situações práticas, em nível de processo industrial.
Mas então começaram a surgir os problemas. O metal fica cada vez mais forte, mas também amolece rapidamente se a temperatura subir. Isso tem impedido o uso dos nanometais em automóveis e outras aplicações industriais.
Dupla fronteira
O pesquisador Tianbo Yu, trabalhando na Universidade de Riso, na Dinamarca, resolveu deixar de lado um pouco os grânulos e prestar mais atenção nas interfaces entre os grânulos.
Ele verificou que, quanto menores ficam os grânulos, mais fácil fica para eles se moverem dentro da estrutura cristalina, o que explica o amolecimento, mesmo a temperaturas relativamente baixas para cada metal.
Mas então veio o melhor: Yu descobriu não apenas que os grânulos podem ser "travados", como também verificou que a solução para o problema é tecnologicamente viável em termos industriais, abrindo o caminho para o uso dos nanometais pela indústria automobilística.
A solução está na criação de uma espécie de interface dupla entre os grânulos, que evita que uns "escorreguem" nos outros. Essa interface pode ser criada durante o processo de fabricação das micro e nano-partículas que entrarão na composição do nanometal.
A universidade requereu a patente para a descoberta e anunciou negociações com uma empresa dinamarquesa, cujo nome não foi divulgado, para o desenvolvimento das primeiras amostras de nanoalumínio super-resistente.
Robô-abelha comunica-se com abelhas de verdade pela dança
Embora ainda não se pareça quase nada com uma abelha verdade, o Robô-Abelha tem cheiro de abelha e zumbe e dança como uma abelha.
E, em um campo na Alemanha, ele começou a fazer suas primeiras tentativas de se comunicar com abelhas de verdade usando a linguagem dos próprios insetos: a dança.
As abelhas são famosas por se comunicar pelo "rebolado". Ainda nos anos 1940, o biólogo Karl von Frisch descobriu que a amplitude e o ângulo da dança têm uma correlação com a distância e a direção da fonte de alimento que acaba de ser descoberta.
Tim Landgraf e seus colegas da Universidade Livre de Berlim, na Alemanha, programaram seu robô-abelha para imitar essa dança - na verdade, o programa contém informações sobre 108 danças diferentes, coletadas graças a filmagens de colmeias com câmeras de vídeo de alta velocidade.
Robô-abelha
Como uma abelha real, o pequeno robô-abelha pode girar, vibrar suas asas em diferentes ritmos, liberar cheiros e gotas de néctar e até emitir calor.
Como construir um robô autônomo do tamanho de uma abelha é um desafio à parte, Landgraf decidiu fazer um robô "ancorado" - o robô-abelha foi fixado na extremidade de uma haste metálica.
A haste é controlada por um mecanismo acionado por computador, que transforma as informações do programa em rebolados - vibrações - e deslocamentos adequados para cada dança.
Comunicação robô-abelha
Os pesquisadores partiram então para ver o que as abelhas de verdade acham da abelha robótica.
Em um campo nas proximidades de Berlim, eles treinaram as abelhas de uma colmeia para usar um alimentador.
Eles então fecharam o alimentador, o que fez com que as abelhas permanecessem na colmeia.
Foi a vez do robô-abelha entrar em cena, já devidamente treinado na dança que os pesquisadores acharam que seria a mais adequada para fornecer o endereço de um outro alimentador, ainda desconhecido das abelhas da colmeia.
As abelhas imediatamente deixaram a colmeia. Mas elas voaram para o antigo alimentador e, encontrando-o fechado, retornaram à colmeia.
Os pesquisadores ficaram entusiasmados com esse resultado inicial porque, se as abelhas tivessem apenas ficado assustadas com o robô-abelha, elas teriam atacado o intruso, e não voado para o alimentador.
Tudo agora parece ser o caso de um pequeno ajuste de linguagem. Ou seja, o robô-abelha já consegue "falar" com as abelhas, embora ainda não conheça o "idioma" o suficiente para passar sua mensagem.
Sapateado das abelhas
E os cientistas estão aprimorando seu conhecimento da dança das abelhas, que tem-se mostrado bem mais complicada do que von Frisch imaginou.
Por exemplo, estudos demonstraram que as abelhas nem sempre prestam atenção nas danças das suas companheiras. O rebolado tem mais efeito quando o estoque de comida está baixo.
Outra descoberta, contudo, forçará Landgraf e seus colegas aprimorarem seu robô-abelha: estudos demonstraram que o "sapateado" das abelhas também desempenha um papel na comunicação, e a versão atual do robô-abelha não tem pernas.
Robôs-abelhas terão sistema nervoso e cérebro artificiais
E, em um campo na Alemanha, ele começou a fazer suas primeiras tentativas de se comunicar com abelhas de verdade usando a linguagem dos próprios insetos: a dança.
As abelhas são famosas por se comunicar pelo "rebolado". Ainda nos anos 1940, o biólogo Karl von Frisch descobriu que a amplitude e o ângulo da dança têm uma correlação com a distância e a direção da fonte de alimento que acaba de ser descoberta.
Tim Landgraf e seus colegas da Universidade Livre de Berlim, na Alemanha, programaram seu robô-abelha para imitar essa dança - na verdade, o programa contém informações sobre 108 danças diferentes, coletadas graças a filmagens de colmeias com câmeras de vídeo de alta velocidade.
Robô-abelha
Como uma abelha real, o pequeno robô-abelha pode girar, vibrar suas asas em diferentes ritmos, liberar cheiros e gotas de néctar e até emitir calor.
Como construir um robô autônomo do tamanho de uma abelha é um desafio à parte, Landgraf decidiu fazer um robô "ancorado" - o robô-abelha foi fixado na extremidade de uma haste metálica.
A haste é controlada por um mecanismo acionado por computador, que transforma as informações do programa em rebolados - vibrações - e deslocamentos adequados para cada dança.
Comunicação robô-abelha
Os pesquisadores partiram então para ver o que as abelhas de verdade acham da abelha robótica.
Em um campo nas proximidades de Berlim, eles treinaram as abelhas de uma colmeia para usar um alimentador.
Eles então fecharam o alimentador, o que fez com que as abelhas permanecessem na colmeia.
Foi a vez do robô-abelha entrar em cena, já devidamente treinado na dança que os pesquisadores acharam que seria a mais adequada para fornecer o endereço de um outro alimentador, ainda desconhecido das abelhas da colmeia.
As abelhas imediatamente deixaram a colmeia. Mas elas voaram para o antigo alimentador e, encontrando-o fechado, retornaram à colmeia.
Os pesquisadores ficaram entusiasmados com esse resultado inicial porque, se as abelhas tivessem apenas ficado assustadas com o robô-abelha, elas teriam atacado o intruso, e não voado para o alimentador.
Tudo agora parece ser o caso de um pequeno ajuste de linguagem. Ou seja, o robô-abelha já consegue "falar" com as abelhas, embora ainda não conheça o "idioma" o suficiente para passar sua mensagem.
Sapateado das abelhas
E os cientistas estão aprimorando seu conhecimento da dança das abelhas, que tem-se mostrado bem mais complicada do que von Frisch imaginou.
Por exemplo, estudos demonstraram que as abelhas nem sempre prestam atenção nas danças das suas companheiras. O rebolado tem mais efeito quando o estoque de comida está baixo.
Outra descoberta, contudo, forçará Landgraf e seus colegas aprimorarem seu robô-abelha: estudos demonstraram que o "sapateado" das abelhas também desempenha um papel na comunicação, e a versão atual do robô-abelha não tem pernas.
Robôs-abelhas terão sistema nervoso e cérebro artificiais
Fonte: New Scientist
Esfera invisível manipula luz e expande o espaço
O húngaro Janos Perczel, trabalhando na Universidade de St.Andrews, no Reino Unido, superou um dos maiores desafios para a fabricação de um manto da invisibilidade mais prático do que os feitos até agora.
Perczel otimizou o enfoque tradicional baseado em metamateriais adicionando um dispositivo óptico que não apenas se mantém também invisível, como tem a capacidade para diminuir a velocidade da luz.
Esse dispositivo óptico, que Perczel chamou de "esfera invisível", diminui a velocidade de toda a luz que se aproxima do objeto a ser camuflado.
Isto significa que não é mais necessário acelerar os raios de luz ao redor dos objetos a serem camuflados, uma exigência que vem limitando os mantos da invisibilidade a trabalharem com apenas uma faixa do espectro visível.
Camuflagem de objetos em movimento
O esquema da esfera invisível abre a possibilidade de que mantos da invisibilidade camuflem objetos que estejam se movendo, tendo atrás de si um plano de fundo em constante mutação.
Até agora, as camuflagens alteram a velocidade da luz para que ela se "curve", contornando o objeto que deve ficar escondido - de forma parecida com a água de um riacho contornando uma pedra.
Passado o "obstáculo", a luz retoma sua rota original, fazendo parecer a um observador que o objeto não está lá.
Como as condições para aceleração da luz são muito restritas, isso limita a funcionalidade das camuflagens, que só funcionam para um faixa de comprimentos de onda - para uma determinada cor.
Ou seja, o truque vai funcionar se o espião que quer se camuflar aceitar ficar totalmente imóvel. Tão logo ele se mova, a cena fica distorcida, revelando ao observador que algo está escondido ali.
Expansão do espaço
Invertendo a abordagem - usando a esfera invisível para desacelerar a luz - torna-se possível construir mantos da invisibilidade que funcionem para todas as cores, o que permitirá que o espião caminhe à vontade, sem se denunciar.
A "esfera invisível" não é um objeto físico, mas um mecanismo que expande um único ponto de um espaço virtual, fazendo com que esse ponto "inche" e estenda-se por uma região do espaço físico - formando uma esfera - e cobrindo o que estiver nesse espaço físico.
Um raio de luz que seja cuidadosamente guiado ao redor dessa região invisível - usando o método tradicional dos metamateriais - parece ter passado pelo espaço vazio, tornando invisível a região "coberta" pela esfera.
Luz se propaga como se o espaço tivesse sumido
De forma notável, Janos Perczel é um estudante de graduação, trabalhando no laboratório do renomado professor Ulf Leonhardt, que criou o microscópio óptico 3D e demonstrou a possibilidade da levitação quântica em nanoescala. Foi também ele que descobriu a possibilidade de fabricação de uma lente perfeita, idealizada em 1850.
Perczel otimizou o enfoque tradicional baseado em metamateriais adicionando um dispositivo óptico que não apenas se mantém também invisível, como tem a capacidade para diminuir a velocidade da luz.
Esse dispositivo óptico, que Perczel chamou de "esfera invisível", diminui a velocidade de toda a luz que se aproxima do objeto a ser camuflado.
Isto significa que não é mais necessário acelerar os raios de luz ao redor dos objetos a serem camuflados, uma exigência que vem limitando os mantos da invisibilidade a trabalharem com apenas uma faixa do espectro visível.
Camuflagem de objetos em movimento
O esquema da esfera invisível abre a possibilidade de que mantos da invisibilidade camuflem objetos que estejam se movendo, tendo atrás de si um plano de fundo em constante mutação.
Até agora, as camuflagens alteram a velocidade da luz para que ela se "curve", contornando o objeto que deve ficar escondido - de forma parecida com a água de um riacho contornando uma pedra.
Passado o "obstáculo", a luz retoma sua rota original, fazendo parecer a um observador que o objeto não está lá.
Como as condições para aceleração da luz são muito restritas, isso limita a funcionalidade das camuflagens, que só funcionam para um faixa de comprimentos de onda - para uma determinada cor.
Ou seja, o truque vai funcionar se o espião que quer se camuflar aceitar ficar totalmente imóvel. Tão logo ele se mova, a cena fica distorcida, revelando ao observador que algo está escondido ali.
Expansão do espaço
Invertendo a abordagem - usando a esfera invisível para desacelerar a luz - torna-se possível construir mantos da invisibilidade que funcionem para todas as cores, o que permitirá que o espião caminhe à vontade, sem se denunciar.
A "esfera invisível" não é um objeto físico, mas um mecanismo que expande um único ponto de um espaço virtual, fazendo com que esse ponto "inche" e estenda-se por uma região do espaço físico - formando uma esfera - e cobrindo o que estiver nesse espaço físico.
Um raio de luz que seja cuidadosamente guiado ao redor dessa região invisível - usando o método tradicional dos metamateriais - parece ter passado pelo espaço vazio, tornando invisível a região "coberta" pela esfera.
Luz se propaga como se o espaço tivesse sumido
De forma notável, Janos Perczel é um estudante de graduação, trabalhando no laboratório do renomado professor Ulf Leonhardt, que criou o microscópio óptico 3D e demonstrou a possibilidade da levitação quântica em nanoescala. Foi também ele que descobriu a possibilidade de fabricação de uma lente perfeita, idealizada em 1850.
Cabine de avião é fabricada com tecnologia a explosão
Quando começaram a fabricar peças para reatores de fusão nuclear, os engenheiros logo viram que as técnicas tradicionais de fabricação não seriam suficientes.
No interior desses reatores, devido aos fortíssimos campos magnéticos, ao contato com o plasma e temperaturas que se pretende igualar às temperaturas das estrelas, os materiais não podem ter os mínimos defeitos.
E, quando se usa uma prensa para forçar um metal assumir um determinado formato - a técnica tradicional usada em estamparia -, por melhor que seja a qualidade resultante, a peça sempre apresenta microfraturas e, devido ao estresse, uma resistência menor do que a resistência do material original.
Em 1998, um grupo de engenheiros do Instituto TNO, da Holanda, surgiu com uma ideia radical: substituir a prensa por uma explosão.
Estamparia por explosão
A nova tecnologia de conformação teve um sucesso igualmente explosivo: a qualidade das peças produzidas pela estamparia a explosão era muito superior à qualidade das peças prensadas, o que tornou a técnica interessante para muitas aplicações além dos reatores de fusão.
A técnica consiste em submeter o metal a uma onda de choque.
"Nós colocamos as placas de metal em cima de um molde, dentro de um tanque com água," explica Hugo Groeneveld, um dos criadores da técnica de conformação explosiva.
"A seguir, nós detonamos explosivos com alta precisão, e as ondas de choque geradas sobre a água pressionam o metal em cada detalhe da forma desejada. Usando esta técnica nós podemos fazer peças com desenhos incrivelmente complexos," afirma.
Explosão para aviões
Na época, quando os pesquisadores fundaram uma empresa para comercializar a descoberta - a 3D-Metal Forming - a tecnologia, então batizada de ExploForm, só conseguia moldar peças metálicas com até 15 milímetros de espessura.
Hoje já é possível estampar chapas metálicas de até 6 centímetros de espessura.
Isso chamou a atenção da fabricante de aviões Airbus, interessada em eliminar qualquer risco de fadiga ou fratura na estrutura dos seus aviões.
Embora os ganhos em termos de peso do material e ganho de resistência não tenham sido divulgados, os resultados devem ter sido muito bons, porque a empresa já assinou um contrato com a 3D-Metal Forming para fabricar os cockpits dos seus aviões, uma das partes mais críticas devido ao atrito direto com o ar, a água, o gelo e a poeira.
Estamparia magnética
Uma equipe norte-americana também desenvolveu uma tecnologia alternativa de estamparia, usando magnetismo. Essa técnica está sendo avaliada por fábricas de automóveis.
Novo método revoluciona estamparia de metais
A empresa holandesa está fornecendo peças para a construção do ITER, o maior reator de fusão do mundo, que está sendo construído no sul da França por um consórcio internacional.
Caçada virtual por nova tecnologia solar dá primeiros resultados
As células solares orgânicas podem revolucionar a geração de energia mundial, eventualmente passando de um mundo de gigantescas usinas para uma geração descentralizada.
Na medida que cada casa gere parte de sua energia, aproximando-se da auto-suficiência energética, os governos poderão passar a construir apenas usinas menores, regionais e até locais.
As células solares orgânicas são baratas, flexíveis e podem ser aplicadas em qualquer superfície, incluindo paredes, plásticos e até roupas. Elas podem até mesmo ser impressas por jato-de-tinta.
Mas ainda há desafios: elas não são tão eficientes quanto as células solares de silício, têm problemas de durabilidade e, algumas, usam compostos que todos gostaríamos de ver longe do meio-ambiente.
Se há desafios, contudo, há também agora uma luz bem clara iluminando o túnel.
Simulação molecular
Células solares orgânicas são feitas com moléculas orgânicas, ou seja, moléculas que têm carbono em sua estrutura.
Como os cientistas sabem muito sobre a química do carbono, tudo o que eles têm a fazer é descobrir moléculas que convertam fótons em elétrons de forma mais eficiente.
O desafio é que as combinações de elementos para formar essas moléculas são virtualmente infinitas. Então, é necessário uma forma de "montar" essas moléculas de forma virtual, simulando-as em computador, e analisando quais são mais promissoras para conversão fotovoltaica.
Esta foi justamente a ideia do químico Alán Aspuru-Guzik, da Universidade de Harvard, nos Estados Unidos.
Ele construiu modelos computadorizados capazes de analisar moléculas orgânicas e identificar aquelas que se mostram mais promissoras como semicondutores.
Cientistas cidadãos
A equipe usou seus simuladores moleculares para analisar 2,3 milhões de moléculas candidatas a células solares. Os planos são de atingir 3,5 milhões de moléculas até 2012.
Os cálculos foram feitos com a ajuda de cientistas-cidadãos, que cedem o tempo ocioso de seus computadores para a rede World Community Grid, gerida pela IBM.
O conceito de cientista-cidadão, na forma de um pequeno programa que roda no tempo ocioso dos computadores pessoais, foi criado pelos idealizadores do Projeto SETI. Embora seu objetivo seja a busca por inteligências extraterrestres, o maior fruto de seu trabalho até agora foi demonstrar que, com a cooperação, podem surgir "inteligências novas" aqui na Terra mesmo.
Os primeiros resultados foram passados para uma equipe da Universidade de Stanford, que sintetizou algumas delas e demonstrou que os modelos estão funcionando bem: as moléculas são realmente semicondutoras e promissoras para serem usadas como células solares.
Na verdade, o primeiro estudo publicado a respeito revela que uma das moléculas sintetizadas é um dos melhores semicondutores orgânicos já descobertos em termos de sua capacidade de condução de cargas elétricas.
Realimentação do processo
O resultado publicado agora foi apenas um piloto, e a expectativa é que haja frutos melhores escondidos no meio da árvore.
Na verdade, o trabalho inicial com as 2,3 milhões de moléculas já resultou na seleção de 1.000 moléculas promissoras, que ainda precisarão ser sintetizadas.
Foram selecionadas moléculas com possibilidades de alcançarem uma eficiência na conversão de energia solar em energia elétrica de 10% ou mais - atualmente, as melhores células solares orgânicas têm uma eficiência de 9%.
Os cientistas planejam publicar as estruturas dessas moléculas teóricas, com suas características e propriedades principais, para ajudar os químicos experimentais a sintetizar cada uma delas. Ou, pelo menos, as mais viáveis.
Isso realimentará o processo, uma vez que os químicos no laboratório darão informações que permitirão que os químicos teóricos aprimorem seus modelos computadorizados, gerando novas seleções de moléculas ainda mais promissoras.
Projeto Energia Limpa
Em um esforço que poderá ganhar dimensões mundiais, o projeto do Dr. Aspuru-Guzik, chamado Projeto Energia Limpa, poderá finalmente produzir uma geração de células solares orgânicas de eficiência elevada.
Isso poderá representar, finalmente, um salto na tecnologia fotovoltaica, que vem andando a passos bem miúdos na última década.
Em 2010, o Dr. Aspuru-Guzik usou um computador quântico experimental para calcular a energia exata de uma molécula de hidrogênio.
Na medida que cada casa gere parte de sua energia, aproximando-se da auto-suficiência energética, os governos poderão passar a construir apenas usinas menores, regionais e até locais.
As células solares orgânicas são baratas, flexíveis e podem ser aplicadas em qualquer superfície, incluindo paredes, plásticos e até roupas. Elas podem até mesmo ser impressas por jato-de-tinta.
Mas ainda há desafios: elas não são tão eficientes quanto as células solares de silício, têm problemas de durabilidade e, algumas, usam compostos que todos gostaríamos de ver longe do meio-ambiente.
Se há desafios, contudo, há também agora uma luz bem clara iluminando o túnel.
Simulação molecular
Células solares orgânicas são feitas com moléculas orgânicas, ou seja, moléculas que têm carbono em sua estrutura.
Como os cientistas sabem muito sobre a química do carbono, tudo o que eles têm a fazer é descobrir moléculas que convertam fótons em elétrons de forma mais eficiente.
O desafio é que as combinações de elementos para formar essas moléculas são virtualmente infinitas. Então, é necessário uma forma de "montar" essas moléculas de forma virtual, simulando-as em computador, e analisando quais são mais promissoras para conversão fotovoltaica.
Esta foi justamente a ideia do químico Alán Aspuru-Guzik, da Universidade de Harvard, nos Estados Unidos.
Ele construiu modelos computadorizados capazes de analisar moléculas orgânicas e identificar aquelas que se mostram mais promissoras como semicondutores.
Cientistas cidadãos
A equipe usou seus simuladores moleculares para analisar 2,3 milhões de moléculas candidatas a células solares. Os planos são de atingir 3,5 milhões de moléculas até 2012.
Os cálculos foram feitos com a ajuda de cientistas-cidadãos, que cedem o tempo ocioso de seus computadores para a rede World Community Grid, gerida pela IBM.
O conceito de cientista-cidadão, na forma de um pequeno programa que roda no tempo ocioso dos computadores pessoais, foi criado pelos idealizadores do Projeto SETI. Embora seu objetivo seja a busca por inteligências extraterrestres, o maior fruto de seu trabalho até agora foi demonstrar que, com a cooperação, podem surgir "inteligências novas" aqui na Terra mesmo.
Os primeiros resultados foram passados para uma equipe da Universidade de Stanford, que sintetizou algumas delas e demonstrou que os modelos estão funcionando bem: as moléculas são realmente semicondutoras e promissoras para serem usadas como células solares.
Na verdade, o primeiro estudo publicado a respeito revela que uma das moléculas sintetizadas é um dos melhores semicondutores orgânicos já descobertos em termos de sua capacidade de condução de cargas elétricas.
Realimentação do processo
O resultado publicado agora foi apenas um piloto, e a expectativa é que haja frutos melhores escondidos no meio da árvore.
Na verdade, o trabalho inicial com as 2,3 milhões de moléculas já resultou na seleção de 1.000 moléculas promissoras, que ainda precisarão ser sintetizadas.
Foram selecionadas moléculas com possibilidades de alcançarem uma eficiência na conversão de energia solar em energia elétrica de 10% ou mais - atualmente, as melhores células solares orgânicas têm uma eficiência de 9%.
Os cientistas planejam publicar as estruturas dessas moléculas teóricas, com suas características e propriedades principais, para ajudar os químicos experimentais a sintetizar cada uma delas. Ou, pelo menos, as mais viáveis.
Isso realimentará o processo, uma vez que os químicos no laboratório darão informações que permitirão que os químicos teóricos aprimorem seus modelos computadorizados, gerando novas seleções de moléculas ainda mais promissoras.
Projeto Energia Limpa
Em um esforço que poderá ganhar dimensões mundiais, o projeto do Dr. Aspuru-Guzik, chamado Projeto Energia Limpa, poderá finalmente produzir uma geração de células solares orgânicas de eficiência elevada.
Isso poderá representar, finalmente, um salto na tecnologia fotovoltaica, que vem andando a passos bem miúdos na última década.
Em 2010, o Dr. Aspuru-Guzik usou um computador quântico experimental para calcular a energia exata de uma molécula de hidrogênio.
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