Radiação – parte final

Como minimizar os efeitos da radiação ionizante

A minimização dos efeitos da radiação nos trabalhadores inicia pela avaliação de risco, o correto planejamento das atividades a serem desenvolvidas, utilização de instalações e de práticas corretas, de tal forma a diminuir a magnitude das doses individuais, o número de pessoas expostas e a probabilidade de exposições acidentais.

Os equipamentos de proteção (EPC e EPI) devem ser utilizados por todos os trabalhadores, além de ser observado a otimização desta proteção pelo elaboração e execução correta de projeto de instalações laboratoriais, na escolha adequada dos equipamentos e na execução correta dos procedimentos de trabalho.

Por outro lado o controle das doses nos trabalhadores deve considerar três fatores:

         1. Tempo: A dose recebida é proporcional ao tempo de exposição e à velocidade da dose D = t x velocidade da dose

          2.Distância: A intensidade da radiação decresce com o quadrado da distância D1/D2 = (d1/d2)²

          3.Blindagem: A espessura da blindagem depende do tipo de radiação, da atividade da fonte e da velocidade de dose aceitável após a blindagem. Para a protecção do trabalhador os comandos do equipamentos devem ter blindagem, assegurando que o técnico possa ver e manter o contacto com o paciente no decorrer do exame. As próprias salas devem ter blindagem, por forma a assegurar e garantir a segurança radiológica tanto do técnico como do pessoal circunvizinho à sala. Estas protecções devem ter espessura suficiente para garantir a proteção contra a radiação primária e a radiação difundida que pode atingir as paredes da sala.

No cálculo das blindagens leva-se em conta:

*  a energia da radiação produzida;

*  a quantidade de radiação produzida por determinado período (carga de trabalho);

*  grau de ocupação ou frequência do ponto de interesse;

*  material a ser usado como blindagem.

*  Para a blindagem de raios X e Gama usa-se geralmente o chumbo. Contudo outros materiais podem ser utilizados embora a espessura necessária para se obter a mesma atenuação que com o chumbo seja muito maior.

A garantia de que as condições de trabalho é adequada do ponto de vista da proteção pode ser obtida através do levantamento radiométrico da instalação. Esta medida tem por objetivo verificar se durante a operação, a instalação apresenta níveis de segurança adequados aos trabalhadores.

Controle à Exposição

Monitorização

Este processo tem como objetivo garantir a menor exposição possível aos trabalhadores e garantir que os limites de dose não são superados.

Tipos de Monitorização:

*  Pessoal - procura estimar a dose recebida pelo trabalhador durante as suas atividades envolvendo radiação ionizante. As doses equivalentes são determinadas pela utilização de um ou vários dosímetros que devem ser usados na posição que forneça uma medida representativa da exposição nas partes do corpo expostos à radiação. No caso do trabalhador usar diferentes tipos de radiação então diferentes tipos de dosímetros devem ser utilizados:

*  Monitorização da radiação externa;

*  Monitorização da contaminação interna

*  De área - Tem por objetivo a avaliação das condições de trabalho e verificar se há presença radioativa. Os resultados das medidas efetuadas com os monitores da área devem ser comparados com os limites primários ou derivados, a fim de se tomar ações para garantir a proteção necessária.

 Tipos de Dosímetros

Diversos métodos ou sistemas foram desenvolvidos a fim de possibilitar a determinação da dose de radiação. O objetivo é o de quantificar a energia absorvida, a fim de proporcionar um conhecimento mais profundo dos efeitos da radiação ionizante sobre a matéria.

Figura - Exemplos de dosímetros

Os requisitos são:

*  a resposta do dosímetro deve ser linear com a dose absorvida;

*  o aparelho deve ser de alta sensibilidade, por forma a medir doses baixas;

*  deve apresentar amplo intervalo de resposta;

*  a resposta deve ser independente da velocidade da dose;

*deve possuir estabilidade da resposta ao longo do tempo;

*De uma forma geral podemos classificar os dosímetros em: de leitura direta e de leitura indireta, os primeiros fornecem ao utilizador a dose ou velocidade da dose em qual quer instante, os segundos necessitam de um procedimento para a sua leitura.

Para finalizar devemos lembrar de alguns requisitos que compõem os procedimentos de segurança:

*  delimitação de zonas e áreas (controladas e de vigilância),

*  selagem

*  limitar o acesso

*  utilizar equipamentos de proteção individual

*  proibir a comida e a bebida, o fumar, mascar chicletes, manusear lentes de contato, a aplicação de cosméticos e ou produtos de higiene pessoal ou armazenar alimentos para consumo nos locais de uso de radiação e áreas adjacentes.

*  lavar as mãos:

-  antes e após a manuseio de materiais radioativos, após a remoção das luvas e antes de saírem do laboratório.

-  antes e após o uso de luvas.

-  antes e depois do contato físico com pacientes.

-  antes de comer, beber, manusear alimentos e fumar.

-  depois de usar o toalete, coçar o nariz, cobrir a boca para espirrar, pentear os cabelos.

-  mãos e antebraços devem ser lavados cuidadosamente (o uso de escovas deverá ser feito com atenção).

-manter líquidos anti-sépticos para uso, caso não exista lavatório no local.

-  evitar o uso de calçados que deixem os artelhos à vista.

-  não usar anéis, pulseiras, relógios e cordões longos, durante as atividades laboratoriais.

-  não colocar objetos na boca.

-  não utilizar a pia do laboratório como lavatório.

-  usar roupa de proteção durante o trabalho. Essas peças de vestuário não devem ser usadas em outros espaços que não sejam do laboratório (escritório, biblioteca, salas de estar e refeitório).

-  afixar o símbolo internacional de "Radioatividade" na entrada do laboratório. Neste alerta deve constar o nome e número do telefone do pesquisador responsável.

-  presença de kits de primeiros socorros, na área de apoio ao laboratório.

-  o responsável pelo laboratório precisa assegurar a capacitação da equipe em relação às medidas de segurança e emergência

-providenciar o exame médico periódicos;

-adoção de cuidados após a exposição à radiação.

Referências Bibliográficas

Ramos, J. Radioatividade.Acessado em 16.12.03. Disponível em: http://atomico.no.sapo.pt/index.html

Portela, F.; Lichtenthäler Filho, R. Energia Nuclear. Acessado em 10.12.03. Disponível em: http//www.nuclear2000.hpg.com.br

Alvarenga, A. V. C. R. Radioatividade. Acessado em 10.12.03. Disponível em: http://br.geocities.com/radioativa_br/

Cardoso, Eliezer de Moura, Aplicações da Energia Nuclear- Apostila educativa, Comissão Nacional de Energia Nuclear, 1999

Cardoso, Eliezer de Moura, Radioatividade - Apostila educativa, Comissão Nacional de Energia Nuclear, 1999

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Nova forma de geração magnética

Eletrônica

Descoberta nova forma de geração de magnetismo

Redação do Site Inovação Tecnológica – 04/05/2011

Representação esquemática do filme de Co:TiO2. O ferromagnetismo surge neste material porque os elétrons 3d do titânio (em verde) viajam ao longo do material, alinhando o spin dos átomos de cobalto (em rosa) e fazendo-os apontar na mesma direção. As esferas azuis e cinzas correspondem aos átomos de titânio e oxigênio, respectivamente.[Imagem: Takumi Ohtsuki]

Onda magnética

Se, ao ouvir falar de magnetismo, tudo o que lhe ocorre é uma barra de material ferroso com um pólo norte e um pólo sul, talvez seja melhor se atualizar.

Em menos de dois anos, a ciência se deparou com magnetismo no grafite, magnetismo artificial usando lasers, magnetismo intrínseco do silício, magnetismo da luz, magnetismo entre materiais diferentes, um magnetismo que pode ser ligado e desligado e até a possibilidade de conversão de magnetismo em eletricidade - sem precisar de um gerador.

Parece ser bastante? Não para Takumi Ohtsuki e seus colegas do Instituto Riken, no Japão.

Os pesquisadores descobriram um novo mecanismo capaz de gerar magnetismo, um mecanismo que torna um material magnético sem qualquer influência externa e a temperatura ambiente.

Óxido ferromagnético diluto

A descoberta foi feita em um material chamado óxido ferromagnético diluto, formado por dióxido de titânio dopado com cobalto - conhecido como Co:TiO2.

"Vários mecanismos têm sido sugeridos para explicar a origem do ferromagnetismo no Co:TiO2, mas nunca se chegou a uma conclusão definitiva," diz Ohtsuki.

Usando uma técnica de caracterização da estrutura atômica de materiais, conhecida como espectroscopia por fotoemissão de raios X, os pesquisadores descobriram que o magnetismo é gerado pelos elétrons da terceira camada - chamada 3d - dos íons de titânio.

Os elétrons 3d do titânio alinham os spins dos átomos de cobalto conforme viajam através do material, o que mostra uma conexão entre a eletricidade - os elétrons em movimento - e o magnetismo

Este mecanismo de magnetismo mediado pela circulação dos elétrons nunca havia sido aventado nem mesmo pelos teóricos.

Spintrônica

"Nossos resultados comprovam que o magnetismo está correlacionado com a condutividade no Co:TiO2," diz o Dr. Ohtsuki. "Isto pode tornar o material aplicável na fabricação de memórias de acesso aleatório magnéticas (MRAM) ou em transistores spintrônicos."

A spintrônica, também conhecida como magnetoeletrônica, poderá substituir a eletrônica nas memórias de computador e no processamento de dados, criando uma nova onda tecnológica, onde os computadores serão mais rápidos e consumirão uma fração da energia consumida hoje.

Bibliografia:

Role of Ti 3d Carriers in Mediating the Ferromagnetism of Co?TiO2 Anatase Thin Films

T. Ohtsuki, A. Chainani, R. Eguchi, M. Matsunami, Y. Takata, M. Taguchi, Y. Nishino, K.

amasaku, M. Yabashi, T. Ishikawa, M. Oura, Y. Senba, H. Ohashi, S. Shin

Physical Review Letters

Vol.: 106, 047602

DOI: 10.1103/PhysRevLett.106.047602

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Um preto mais preto

Materiais Avançados

Material artificial é mais preto do que o preto

Redação do Site Inovação Tecnológica - 16/06/2010

 

Imagem meramente ilustrativa

Além de servir para fazer mantos da invisibilidade e buracos negros artificiais, os metamateriais estão dando origem a um material "mais preto do que o preto".

Esse "novo preto", como os pesquisadores o apelidaram, é mais um exemplo de uma classe de substâncias artificiais cada vez mais promissoras, que apresentam propriedades ópticas não encontradas na natureza.

Teoria dos metamateriais

Os metamateriais consistem de um arranjo regular de minúsculos componentes, cada um menor do que o comprimento das ondas de luz que interagem com eles.

É essa estrutura interna que lhes dá propriedades de certa forma estranhas - como curvar a luz para o "lado errado".

A característica básica do novo metamaterial é que ele absorve virtualmente toda a luz que incide sobre ele.

Evgenii Narimanov, da Universidade Purdue, nos Estados Unidos, ganhou fama há alguns anos ao descobrir uma nova forma de criptografia que esconde a própria mensagem.

Agora, ao lidar com a estrutura teórica dos metamateriais, ele notou ser possível projetar um material artificial com a estrutura interna adequada para absorver virtualmente toda a radiação eletromagnética dentro de uma certa faixa de frequências.

Um objeto construído com esse material, previu ele, seria perfeitamente preto, porque os objetos pretos tradicionais sempre refletem um pouco de luz.

Novo preto

Com a ajuda de Narimanov, Mikhail Noginov e seus colegas da Universidade Estadual de Norfolk, também nos Estados Unidos, conseguiram de fato criar o material perfeitamente preto.

O "novo preto" é uma estrutura formada por fios de prata de 35 nanômetros de diâmetro, incorporados em quadrados de óxido de alumínio medindo 1 centímetro de lado por 51 micrômetros de espessura.

Os pesquisadores fabricaram seu artefato em uma versão polida e outra rugosa. Eles foram iluminados com uma fonte de radiação na faixa do infravermelho próximo, com um comprimento de onde de cerca de 900 nanômetros, logo acima da porção final do espectro visível.

Quando a radiação incide sobre o material em um ângulo menor do que 45º, a versão polida reflete cerca de 20% da radiação incidente. Na versão rugosa, menos de 1% da radiação é refletida.

Objetos invisíveis

O conceito é "igualmente aplicável a todas as faixas do espectro eletromagnético", afirmou Narimanov em uma sessão da Conferência sobre Lasers e Eletro-Óptica, realizada em em San Jose, na Califórnia.

Narimanov afirmou que a aplicação básica desse tipo de material será no desenvolvimento de tecnologias do tipo stealth na faixa dos gigahertz, que torna objetos "invisíveis" ao radar.

O inconveniente desta solução é que ela exigiria a colocação de "ladrilhos" de metamaterial sobre o objeto a ser escurecida.

Uma abordagem mais simples envolve um revestimento antirreflexivo ultraeficiente, feito à base silício, criado por uma outra equipe de cientistas norte-americanos.

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Cortina à prova de som

http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=cortina-prova-som&id=010160110505&ebol=sim

Materiais Avançados

Cortina à prova de som absorve ruídos externos e internos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 05/05/2011

Coube à designer de tecidos Annette Douglas a escolha das fibras mais adequadas e da técnica de tecelagem capaz de reproduzir o material simulado no computador. [Imagem: EMPA]

Barulho é irritante. Ele interrompe a comunicação, reduz a produtividade dos funcionários e deixa as pessoas cansadas - em casos extremos, o barulho pode até mesmo deixar as pessoas doentes.

Infelizmente, na maior parte das vezes, a distância entre o ruído incessante e a tranquilidade pode ter a espessura de uma parede, devidamente recoberta com superfícies absorvedoras de ondas acústicas.

Mas deixar o barulho do lado de fora de um ambiente agora pode ser tão simples quanto colocar uma cortina - uma cortina de tecido, flexível como as que já são utilizadas em residências e escritórios, e semi-transparente.

Cortina anti-ruído

Engenheiros do laboratório suíço EMPA desenvolveram um novo tecido que é leve, fino e flexível e, mais importante, um absorvedor de som excepcional.

"Os engenheiros de som ficaram atônitos quando viram as leituras que obtivemos com a nova cortina na sala de reverberação. O coeficiente de absorção sonora ficou entre 0,5 e 0,6," conta Kurt Eggenschwiler, chefe da equipe que desenvolveu a cortina à prova de som.

Em outras palavras, a cortina "absorve" cinco vezes mais som do que as barreiras convencionais. "A nova cortina genuinamente absorve som, melhorando notavelmente a acústica da sala - e seu design é de muito alta qualidade," completa Eggenschwiler.

Outra vantagem é que a cortina é translúcida, o que permite seu uso em uma grande variedade de ambientes, de escritórios e auditórios a salas de visita residenciais.

A cortina à prova de som retém os ruídos externos e diminui a reverberação interna, deixando o ambiente mais silencioso e tranquilo. [Imagem: EMPA]

Do computador ao tecido

A cortina anti-ruído veio ao mundo inicialmente em um computador, projetado na forma de um tecido ideal, com uma estrutura capaz de absorver o som.

A seguir, essa receita - um modelo matemático que descreve a estrutura microscópica do material - teve que ser "traduzida" para que o material pudesse ser fabricado na forma de um tecido.

O processo de fabricação teve que ser aprimorado, seguindo-se uma bateria de testes em cada geração de amostra fabricada.

Coube à designer de tecidos Annette Douglas, que foi quem procurou os pesquisadores com a ideia de uma cortina à prova de som, a escolha das fibras mais adequadas e da técnica de tecelagem capaz de reproduzir o material simulado no computador.

A designer também escolheu os elementos necessários para que a cortina tivesse as características anti-chama e translucência, que permitirão seu uso mais disseminado.

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Eletricidade Básica – parte 2

1.2.4 - ELETROMAGNETISMO

Em 1819, um físico dinamarquês HANS CRISTIAN OERSTED aproximou uma pequena bússola de um fio, pelo qual passou uma corrente elétrica. Notou com isto que a agulha se movia. Quando desligou a corrente a agulha voltou-se para a posição normal. Esta descoberta desencadeou uma série de acontecimentos que contribuíram para dar forma a nossa civilização industrial.

A importância dessa descoberta estava no fato de que ficou provado que um condutor quando percorrido por uma corrente elétrica criava um campo magnético semelhante ao imã.

Supõe-se então que o movimento de uma partícula carregada seja sempre acompanhada por um campo magnético.

 

Fig. 7 - Campo magnético está estabelecido ao redor de um condutor pelo qual passa corrente.

1.3 - OS MULTIPLOS E SUBMULTIPLOS / NOTAÇÃO CIENTÍFICA

A fim de facilitar a compreensão de grandezas foram criados os múltiplos e submúltiplos de uma unidade padrão. Exemplos:

a - Um pacote de feijão tem 1000 gramas. Porém é mais fácil dizer 1 Quilograma (Kg), que é um múltiplo do grama.

b - Uma régua tem 0,3 metros. Dizendo que ela tem 30 centímetros (cm), entendemos mais fácil. O cm é um submúltiplo do metro.

Em negrito estão as notações científicas mais usadas

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Regras matemáticas:

10^x x 10^y = 10^{x+ y}

10^x / 10^y = 10^x x 10^{- y}= 10^x-y

Só podemos somar quando temos o mesmo expoente: 10. 10^x + 5. 10^x = 15. 10^x

Vamos recordar:

Potência de 10: Na eletrônica e elétrica é normal usarmos potência de 10 para representar grandezas muito grandes ou pequenas:

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Exercícios:

1) Escreva sob a forma numérica os valores em múltiplos e submultiplos do volt;

a) 1x10⁰ V = i) 100µV =

b) 10x10⁰ V = j) 100MV =

c) 100mV = l) 350KV =

d) 1V = m) 0,1mV =

e) 10KV = n) 0,1KV =

f) 10x10³ V = o) 550µV =

g) 10µV = p) 435mV =

h) 100x10^-6 V = q) 25x10 ^-3 V =

2) Escreva sob a forma de múltiplos e submultiplos, utilizando os símbolos, os valores numéricos da grandeza volt a seguir respeitando a notação científica.

a) 1000000 V = g) 0,000015V =

b) 0,001 V = h) 0,2135 V =

c) 0,0001 V = i) 39000 V =

d) 1000 V = j) 60000 V =

e) 1700 V = l) 18000000 V =

f) 0,000000015 V = m) 0,01 V =

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1.4 - GRÁFICOS:

1.4.1 – INTRODUÇÃO:

A razão do uso dos gráficos na área técnica está na rapidez e facilidade com que ele permite visualizar a modificação de um fenômeno. Nos hospitais, por exemplo, a variação de temperatura (febre) de um paciente costuma ser indicada por um gráfico. Nas indústrias a produção, venda, estoque, etc., também podem ser mostrados por gráficos.

Existem fenômenos que não podem ser representados por fórmulas matemáticas de maneira prática e, é ai, então, que o gráfico mostra sua real utilidade.

1.4.2 – CONCEITO :

Entende-se por gráfico a figura geométrica que representa, uma igualdade ou equação matemática. Exemplo:

GRÁFICO DA TENSÃO

GRÁFICO DE POTÊNCIA

GRÁFICO CLÍNICO DE TEMPERATURA

Obs.: A temperatura de uma pessoa não obedece a qualquer equação matemática, mas é comum ser posta sob a forma de gráfico.

Observa-se que o gráfico mostra a variação de uma grandeza, em função de outra.

1.4.3 - Elementos do Gráfico:

1.4.3.1 - Eixos:

Nota-se nas figuras apresentadas que o gráfico tem dois segmentos de reta que se cortam, fazendo um ângulo de 90^o, esses segmentos denominam-se eixos. O eixo horizontal é chamado de eixo das abcissas e o eixo vertical, de eixo das ordenadas. Na prática, é comum nomear o eixo de acordo com a grandeza que ele representa.

1.4.3.2 - Graduação dos eixos:

Para que o gráfico seja útil precisamos marcar sobre seus eixos valores numéricos. Uma régua comum simboliza um eixo graduado, pois representa um segmento de reta, graduado em milímetros e numerado em centímetros. Exemplo de gráfico graduado:

1.4.3.3 - Coordenadas:

Os dois eixos do gráfico abaixo foram convenientemente graduados. Qualquer ponto da curva (ou reta) fica individualizado pela sua distância ao eixo horizontal e ao eixo vertical. A esse par de valores damos o nome de coordenadas.

O ponto que chamamos de P₁, tem coordenadas 0,7V e 2mA, o ponto P₂ tem coordenadas 1V e 1 mA.

Obs.: Os dois semi-eixos do gráfico podem ser prolongados, para a esquerda e para baixo, delimitando novas regiões. As graduações acima do eixo e à direita da origem são positivas, abaixo e à esquerda, são negativas.

Exemplo:

1.4.3.4 - Escala:

O eixo horizontal da figura 4 está graduado, entretanto cada segmento unitário tanto pode representar l Volt, como 100 Volts, 1 milivolt, etc. O mesmo acontece com o eixo vertical.

Ao se fixar o valor da grandeza que cada um dos segmentos unitários representa, estamos definindo a escala do gráfico.

A fim de facilitar a compreensão de grandezas foram criados os múltiplos e submúltiplos de uma unidade padrão. Como já foi visto em potência de 10. Exemplos :

a - Um pacote de feijão tem 1000 gramas. Porém é mais fácil dizer 1 Quilograma (Kg), que é um múltiplo do grama.

b - Uma régua tem 0,3 metros. Dizendo que ela tem 30 centímetros (cm), entendemos mais fácil. O cm é um submúltiplo do metro.

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Radiação – Parte 2

Raios-X

Os raios-X que não vêm do centro dos átomos, como os raios Gama. Para obter-se raios-X, uma máquina acelera elétrons e os faz colidir contra uma placa de chumbo, ou outro material. Na colisão, os elétrons perdem a energia cinética, ocorrendo uma transformação em calor (quase a totalidade) e um pouco de raios-X.

Estes raios interessantes atravessam corpos que, para a luz habitual, são opacos. O expoente de absorção deles é proporcional à densidade da substância. Por isso, com o auxílio dos raios X é possível obter uma fotografia dos órgãos internos do homem. Nestas fotografias, distinguem-se bem os ossos do esqueleto e detectam-se diferentes deformações dos tecidos brandos.

A grande capacidade de penetração dos raios X e as suas outras particularidades estão ligadas ao fato de eles terem um comprimento de onda muito pequeno.

Aplicações

A radiação ionizante tornou-se há muitos anos parte integrante da vida do homem. Sua aplicação se dá na área da medicina até às armas bélicas, contudo, sua utilidade é indiscutível. Atualmente, por exemplo a sua utilização em alguns exames de diagnóstico médico, através da aplicação controlada da radiação ionizante (a radiografia é mais comum), é uma metodologia de extremo auxílio. Porém os efeitos da radiação não podem ser considerados inócuos, a sua interação com os seres vivos pode levar a teratogenias e até a morte. Os riscos e os benefícios devem ser ponderados. A radiação é um risco e deve ser usada de acordo com os seus benefícios.

a)Saúde

Radioterapia

Consiste na utilização da radiação gama, raios X ou feixes de eléctrons para o tratamento de tumores, eliminando células cancerígenas e impedindo o seu crescimento. O tratamento consiste na aplicação programada de doses elevadas de radiação, com a finalidade de atingir as células cancerígenas, causando o menor dano possível aos tecidos sãos intermediários ou adjacentes.

Braquiterapia

Trata-se de radioterapia localizada para tipos específicos de tumores e em locais específicos do corpo humano. Para isso são utilizadas fontes radioativas emissoras de radiação gama de baixa e média energia, encapsuladas em aço inox ou em platina, com atividade da ordem das dezenas de Curies. A principal vantagem é devido à proximidade da fonte radioativa afeta mais precisamente as células cancerígenas e danifica menos os tecidos e órgãos próximos.

Aplicadores

São fontes radioativas de emissão beta distribuídas numa superfície , cuja geometria depende do objetivo do aplicador. Muito usado em aplicadores dermatológicos e oftalmológicos. O princípio de operação é a aceleração do processo de cicatrização de tecidos submetidos a cirurgias, evitando sangramentos e quelóides, de modo semelhante a uma cauterização superficial. A atividade das fontes radioativas é baixa e não oferece risco de acidente significativo sob o ponto de vista radiológico. O importante é o controle do tempo de aplicação no tratamento, a manutenção da sua integridade física e armazenamento adequado dos aplicadores.

Radioisótopos

Existem terapias medicamentosas que contêm radiosiótopos que são administrados ao paciente por meio de ingestão ou injeção, com a garantia da sua deposição preferencial em determinado órgão ou tecido do corpo humano. Por exemplo, isótopos de iodo para o tratamento do cancro na tiróide.

b)Diagnóstico:

Radiografia

A radiografia é uma imagem obtida, por um feixe de raios X ou raios gama que atravessa a região de estudo e interage com uma emulsão fotográfica ou tela fluorescente. Existe uma grande variedade de tipos, tamanhos e técnicas radiográficas. As doses absorvidas de radiação dependem do tipo de radiografia. Como existe a acumulação da radiação ionizante não se devem tirar radiografias sem necessidade e, principalmente, com equipamentos fora dos padrões de operação. O risco de dano é maior para o operador, que executa rotineiramente muitas radiografias por dia. Para evitar exposição desnecessária, deve-se ficar o mais distante possível, no momento do disparo do feixe ou protegido por um biombo com blindagem de chumbo.

Tomografia

O princípio da tomografia consiste em ligar um tubo de raios X a um filme radiográfico por um braço rígido que gira ao redor de um determinado ponto, situado num plano paralelo à película. Assim, durante a rotação do braço, produz-se a translação simultânea do foco (alvo) e do filme. Obtém-se imagens de planos de cortes sucessivos, como se observássemos fatias seccionadas, por exemplo, do cérebro. Não apresenta riscos de acidente pois é operada por electricidade, e o nível de exposição à radiação é similar. Não se devem realizar exames tomográficos sem necessidade, devido à acumulação de dose de radiação.

Mamografia

Atualmente a mamografia é um instrumento que auxilia na prevenção e na redução de mortes por câncer de mama. Como o tecido da mama é difícil de ser examinado com o uso de radiação penetrante, devido às pequenas diferenças de densidade e textura de seus componentes como o tecido adiposo e fibroglandular, a mamografia possibilita somente suspeitar e não diagnosticar um tumor maligno. O diagnóstico é complementado pelo uso da biópsia e ultrasonografia. Com estas técnicas, permite-se a detecção precoce em pacientes assintomáticas e imagens de melhor definição em pacientes sintomáticas. A imagem é obtida com o uso de um feixe de raios X de baixa energia, produzidos em tubos especiais, após a mama ser comprimida entre duas placas. O risco associado à exposição à radiação é mínimo, principalmente quando comparado com o benefício obtido.

Mapeamento com radiofármacos

O uso de marcadores é comum. O marcador radioactivo tem o objetivo de, como o nome mesmo diz, marcar moléculas de substâncias que se incorporam ou são metabolizadas pelo organismo do homem, de uma planta ou animal. Por exemplo, o iodo-131 é usado para seguir o comportamento do iodo -127, estável, no percurso de uma reacção química in vitro ou no organismo. Nestes exames, a irradiação da pessoa é inevitável, mas deve-se ter em atenção para que esta seja a menor possível.

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Curso de desenho – Parte 1

Achei bastante interessante e descomplicado esse trabalho do site SobreArte e resolvi postá-lo para a apreciação dos amantes do desenho feito à mão. Logo abaixo está o endereço para quem quiser acessar o referido site. Antromsil

 

http://www.sobrearte.com.br/desenho/004_etapas_do_desenho.php

Estudo de desenho: Aspectos teóricos

1 - Introdução ao desenho

1.1 - Características do desenho:

Diferente da pintura que usa a mancha para preencher superfícies com a cor, o desenho caracteriza-se pela representação gráfica de traços. O seu uso isolado ou na construção de formas, dependendo do propósito, pode gerar sobre uma superfície física ou em meios virtuais, imagens figurativas ou abstratas.

1.2 - O desenho quanto à forma

Como desenho, propriamente dito, pode ser reconhecido desde um simples risco ate configurações complexas. E ao desenhista não deve ser responsabilizada a obrigação de imitar unicamente a natureza visível com a perfeição esperada. O seu universo gráfico pode transitar pela figuração abstrata que habita a imaginação humana ou os motivos invisíveis, a olho nu, pertencentes à realidade microscópica. Em síntese, identificamos a forma do desenho em duas categorias, a saber:

a) Desenho figurativo: Tem a finalidade de representar formas que reproduzem a aparência da realidade. Tanto as naturais quanto as criadas pelo homem. A sua execução pode ser a partir da observação, de memória ou de criação.

b) Desenho abstrato: Representação gráfica não figurativa que tem como motivo de referencia, formas orgânicas (formas da natureza) e geométricas (composição com linhas, planos e ou sólidos geométricos).

1.3 - Tipos de desenho

O desenho pode ter, como ponto de partida, vários enfoques. Há os que reproduzem o mundo real, outros que revelam a memória do seu autor e ainda os que são propostas originais de novas formas. Vejamos sobre cada uma dessas facetas nos três tópicos a seguir:

a) Desenho de observação: É a representação, na maioria das vezes figurativa, a partir da observação de um modelo se propondo a transferir para o papel de desenho sua forma, textura, iluminação, cor, etc., com auxílio de instrumentos de mensuração visual à distância ou medidas e cálculos mentais por meio da observação direta.

b) Desenho de memória: Representação gráfica que se espelha na forma de elementos da realidade visualizada anteriormente.

c) Desenho de criação: Apresenta configuração original. Pode ser obra da pura imaginação, abstração ou o resultado da combinação de outras formas já existentes, inspiradas nos elementos da realidade.

Leia também: A habilidade para desenhar 

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Estudo de desenho: Aspectos teóricos

2 - A habilidade para desenhar:

O desenho é uma habilidade de expressão gráfica natural do ser humano, ocorrendo o seu aparecimento ainda na infância. É por isso que as crianças ao empunharem qualquer instrumento que lhes permitam rabiscar, imediatamente sentem-se impulsionadas a representar linhas ou formas. Elas constroem o seu imaginário num ato espontâneo e mágico deixando sua marca no mundo. São capazes disso muito antes de aprenderem a escrever.

Enquanto habilidade natural, o desenho da criança passa por várias fases de desenvolvimento desde os primeiros rabiscos ate sua estagnação com o realismo visual por volta dos dez anos de idade. A partir daí a representação de formas feitas por jovens ou adultos de qualquer idade tendem a regredir ou permanecem inalteradas, mantendo as mesmas características do desenho infantil.

Para superar a estagnação do seu desenho e avançar para além do realismo visual, a criança precisaria da participação direta da escola. Seriam indispensáveis aulas mesmo básicas sobre a habilidade de ver e representar graficamente a forma dos motivos visualizados. Mas essa realidade não existe. O desenho não é considerado como parte integrante da formação comum do educando. Não é visto como uma necessidade que deva prosseguir da pura expressão rumo ao conhecimento. É deixado a margem do ensino, em vez de acompanhar a evolução cognitiva da criança, como ocorre com os demais conteúdos ministrados na sala de aula

Devido a inexistência de preparo escolar na área da visualidade e representação de imagens temos adolescentes e adultos inseguros quanto ao seu desenho. A maioria acha que não tem potencial para o mesmo. E quando insistem nos seus traços espontâneos e simbólicos para representar objetos, ambientes e demais figurações da realidade, sentem-se insatisfeitos. Reconhecem que algo não esta bem, mas falta-lhes as informações necessárias para identificar e resolver o problema. Por questões como estas que jovens e adultos, em alguma situação, quando interrogados sobre suas aptidões para o desenho, respondem quase sempre a mesma frase: Eu não sei desenhar. Apesar da afirmação corresponder à negação de pelo menos uma das capacidades naturais do homem, ela também soa como uma autodefesa. Assim não será necessário provar nada.

Se verificarmos sobre o nível de desenvolvimento do desenho entre as pessoas, identificaremos basicamente três categorias. Na primeira delas estão os indivíduos que constroem suas imagens eventualmente, num fazer espontâneo sem preocupar-se com o aperfeiçoamento dessa habilidade. Na segunda categoria fazem parte os que superam os seus próprios limites e mesmo sem o apoio da escola conquistam o domínio do traço pela observação e dedicação ou ainda com a ajuda dos livros e a insistência da prática diária. Alguns, destes, tornam-se exímios desenhistas. Na terceira categoria encontram-se os que fizeram cursos, oficinas ou são profissionais na arte do desenho mediante formação acadêmica. Uma parte, dentre estes, exercem essa prática como um modo de vida.

Como resultado dessas observações sobre as habilidades para o desenho, concluímos que não importa o nível de conhecimento e experiência, no fundo todos desenham. Alguns permanecem no traçado básico enquanto outros são mais aprimorados. Todavia, reconhecidos como desenhistas são apenas os que sobressaem nessa habilidade pelos caminhos da superação ou dos estudos.

Leia também: Pré-requisitos para desenhar

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Raio elétrico abre caminho em cortina de chamas

Mecânica

Raio elétrico abre caminho em cortina de chamas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 02/05/2011

Raio antichama

Uma cortina de fogo separa os bombeiros de uma família isolada dentro de uma casa em chamas.

Um deles, portando uma mochila especial, aproxima-se, aponta um pequeno bastão para as chamas e dispara um feixe de eletricidade.

O "raio elétrico" abre um buraco na parede de chamas e permite que seus companheiros atravessem e salvem a família.

Essa cena logo poderá se tornar realidade, graças ao trabalho do Dr. Ludovico Cademartiri, da Universidade de Harvard, nos Estados Unidos.

Além de funcionar instantaneamente, o raio antichama promete apagar o incêndio sem danificar tudo o mais que o fogo ainda não queimou, como acontece hoje quando os bombeiros combatem o incêndio com água, espuma ou pó.

Mochila de raios

O protótipo da mochila de raios contém um amplificador elétrico de 600 watts - a mesma potência de um bom amplificador usado no som de carros - e um bastão com um núcleo metálico e uma cobertura isolante.

A descarga disparada pelo bastão elimina instantaneamente uma chama de cerca de meio metro de altura.

Os cientistas agora vão fazer novos experimentos baixando gradativamente a potência do seu disparador de raios, verificando o mínimo em que ele se mostra eficaz no combate às chamas.

Isso será necessário, segundo eles, para viabilizar aplicações estacionárias, eventualmente substituindo os aspersores de água (sprinklers) distribuídos pelo teto dos edifícios.

A forma de uso mais promissora, contudo, deverá ser mesmo na forma de mochilas para uso pelos bombeiros ou pessoal de brigadas de incêndio.

Esses equipamentos portáteis permitirão tanto abrir uma rota de fuga para pessoas que se virem presas repentinamente por um incêndio, quanto para que os bombeiros entrem nos edifícios para resgatar vítimas.

Eletricidade e fogo

Há mais de 200 anos sabe-se que a eletricidade pode afetar o formato das chamas, fazendo-as curvar, enrolar, virar e até mesmo desaparecer por completo.

Entretanto, o fenômeno nunca foi estudado a fundo, sobretudo com vistas a uma utilização prática.

"Nossa pesquisa mostrou que a aplicação de grandes campos elétricos pode eliminar as chamas muito rapidamente. Estamos muito entusiasmados com os resultados dessa área de pesquisas relativamente inexplorada," diz Cademartiri.

Outro elemento interessante do raio antichama é que os bombeiros podem dispará-lo de uma distância segura.

Embora o efeito seja simples e direto, os pesquisadores afirmam que o fenômeno que realmente ocorre para apagar o fogo é complexo, envolvendo vários efeitos ocorrendo simultaneamente.

Longe de estar totalmente compreendida, essa cadeia de efeitos parece finalizar nas partículas de carbono - a fumaça - geradas durante a combustão, que são determinantes para a reação apresentada ao campo elétrico.

"Nós estamos tentando obter uma compreensão mais completa dessa interação tão complexa," diz Cademartiri.

Motores e outras combustões

Contudo, além da capacidade de apagar o fogo, os estudos já levaram os cientistas a uma conclusão importante: as ondas elétricas podem controlar não apenas as chamas, mas também a distribuição de calor.

Isso abre caminho para utilização da tecnologia em qualquer lugar onde seja necessária uma combustão controlada, como dentro dos cilindros do motor de um carro, nas turbinas de termoelétricas, na soldagem etc.

Os experimentos realizados até agora mostram que o mecanismo que permite usar a eletricidade para apagar incêndios funciona bem contra o fogo em ambientes restritos ou fechados - segundo os pesquisadores, ele não seria eficiente contra um grande incêndio florestal, por exemplo.

• Tecnologia brasileira dispensa hidrantes para combater incêndios

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Metamaterial dirige a luz por caminhos complexos

Materiais Avançados

Metamaterial dirige a luz por caminhos complexos

Redação do Site Inovação Tecnológica –  23/09/2009

Onda eletromagnética simulada ao longo do dispositivo, fazendo as curvas guiada pelas instruções do metamaterial.[Imagem: Optics Express]

Guiando a luz

Em 2006, cientistas japoneses desenvolveram um cristal que permite fazer com que um feixe de luz faça curvas suaves, em vez das reflexões em ângulos precisos que se consegue com os espelhos.

Agora, cientistas da Universidade de Boston, nos Estados Unidos, adotaram uma abordagem diferente. Usando metamateriais, materiais de geometrias complexas produzidos artificialmente, eles criaram um dispositivo que permite que a luz viaje por um caminho de qualquer complexidade, fazendo inúmeras curvas.

As curvas que a luz faz no cristal japonês podem ser alteradas com a aplicação de uma tensão externa. Já o metamaterial criado pela equipe do professor Willie Padilla traça uma rota predefinida, com qualquer número de curvas. Segundo os pesquisadores, o novo metamaterial pode fazer com que um mesmo feixe de luz seja guiado para caminhos tão complexos quanto a fronteira de um país.

Nova técnica de mapeamento espacial

A descoberta utiliza os mesmos princípios dos experimentos de invisibilidade, indo um pouco além na medida que o feixe de luz pode contornar tanto objetos quanto espaços vazios.

Os pesquisadores desenvolveram um conjunto preciso de instruções que cria uma nova técnica de mapeamento do espaço, usando rotas descritas matematicamente em uma rede de múltiplas coordenadas.

Isso permite uma grande precisão e eficiência para guiar a luz ao longo de rotas complexas, que vão de uma simples curva de 90 graus até o perfil absolutamente irregular de uma região costeira.

Aplicações futuras

"Nosso método combina os novos efeitos da óptica transformacional com a comodidade da fabricação dos dispositivos usando materiais isolantes," explica Padilla. "Nós demonstramos que nossas estruturas são capazes de guiar a luz em praticamente qualquer formato arbitrário em uma faixa de frequências sem precedentes."

Construídos a partir de materiais compósitos, os metamateriais vêm apresentando efeitos impensáveis há poucos anos, como um índice negativo de refração, com inúmeras possibilidades de aplicações tecnológicas futuras.

Bibliografia:

Guiding Light with Conformal Transformations

Nathan I. Landy, Willie J. Padilla

Optics Express

Vol.: 17, Issue 17, pp. 14872-14879

DOI: 10.1364/OE.17.014872

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Criado sensor para visualizar o magnetismo da luz

Materiais Avançados

Criado sensor para visualizar o magnetismo da luz

Redação do Site Inovação Tecnológica - 21/10/2009

Uma sonda construída em nanoescala é passada ao longo de uma estrutura fotônica. O espaço de 40 milímetros no revestimento de metal permite que o campo magnético da luz seja medido em frequências visíveis.[Imagem: L.Kuipers & Tremani/Science]

Quando um sensor detecta a luz - seja nosso olho ou um sensor eletrônico - o que está sendo detectado é o campo elétrico da luz. Mas a luz é uma onda eletromagnética, composta de campos magnéticos e elétricos, um nunca ocorrendo sem o outro.

Até agora, contudo, não havia uma forma de captar esse campo magnético. Até que uma equipe de pesquisadores holandeses, coordenada pelo Dr. Matteo Burresi, inventasse uma. A descoberta foi publicada no último exemplar da revista Science.

Sensor fotoelétrico

Nós vemos a luz quando a radiação eletromagnética de determinado comprimento de onda atinge as células fotossensíveis de nossa retina. A tecnologia, por sua vez, permitiu que o homem construísse sensores de luz de diversos tipos, capazes de captar diversos comprimentos de onda, muito além das capacidades do olho humano.

O mais famoso desses sensores é o CCD, que equipa as atuais máquinas digitais e que foi premiado com o Prêmio Nobel de Física de 2009.

Sensor de campo magnético

O que os pesquisadores holandeses fizeram agora foi inventar um sensor capaz de captar o campo magnético da luz de diversas frequências.

Os pesquisadores construíram o sensor do campo magnético da luz a partir de um ressonador em formato de anel, construído com um metamaterial. O ressonador foi conectado a uma sonda de rastreamento, ligada a um sistema de registro e a um programa capaz de registrar os dados coletados.

O novo dispositivo pode ser utilizado para criar visualizações da distribuição do campo elétrico e do campo magnético de diferentes frequências da luz, tudo com uma resolução menor do que a do comprimento de onda da luz que está sendo observada.

Novos metamateriais

A descoberta deverá ajudar os pesquisadores a construírem novos metamateriais, estruturas artificiais que possuem propriedades ópticas não encontradas na natureza, como um índice de refração negativo.

Foram os metamateriais que inauguraram as pesquisas de invisibilidade e que estão na base de vários mecanismos inéditos de manipulação da luz - veja, por exemplo, Metamaterial dirige a luz por caminhos complexos.

Bibliografia:

Probing the Magnetic Field of Light at Optical FrequenciesM. Burresi, D. van Oosten, T. Kampfrath, H. Schoenmaker, L. Kuipers, R. Heideman, A. Leinse, R. Heideman

Science

October 1, 2009

Vol.: Science Express

DOI: 10.1126/science.1177096

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Pesquisa - Bioplásticos de fibras vegetais

Materiais Avançados

Bioplásticos de fibras vegetais se equiparam à fibra de carbono

Agência Fapesp - 13/04/2011

 

Os bioplásticos feitos com nanocelulose extraída do abacaxi são 30 vezes mais leves e de 3 a 4 vezes mais fortes do que os plásticos usados hoje na indústria automobilística.[Imagem: Mikael Ankerfors]

De resíduos agroindustriais saem fibras que poderão dar origem a uma nova geração de superplásticos.

Mais leves, resistentes e ecologicamente corretos do que os polímeros convencionais utilizados industrialmente, as alternativas vêm sendo pesquisadas pelo grupo coordenado pelo professor Alcides Lopes Leão na Faculdade de Ciências Agronômicas da Universidade Estadual de São Paulo (Unesp), em Botucatu.

Recentemente, o grupo brasileiro apresentou o trabalho durante a reunião anual da Sociedade Norte-Americana de Química, mostrando que os superplásticos podem ser fabricados de vários tipos de frutas e plantas.

Bioplásticos

Obtidas de resíduos de cultivares como o curauá (Ananas erectifolius) - planta amazônica da mesma família do abacaxi -, além da banana, casca de coco, sisal, o próprio abacaxi, madeira e resíduos da fabricação de celulose, as fibras naturais começaram a ser estudadas em escalas de centímetros e milímetros pelo professor Lopes Leão e colegas no início da década de 1990.

Ao testá-las nos últimos dois anos em escala nanométrica (da bilionésima parte do metro), os pesquisadores descobriram que as fibras apresentam resistência similar às fibras de carbono e de vidro. E, por isso, podem substituí-las como matérias-primas para a fabricação de plásticos.

O resultado são materiais mais fortes e duráveis e com a vantagem de, diferentemente dos plásticos convencionais originados do petróleo e de gás natural, serem totalmente renováveis.

"As propriedades mecânicas dessas fibras em escala nanométrica aumentam enormemente. A peça feita com esse tipo de material se torna 30 vezes mais leve e entre três e quatro vezes mais resistente", disse Lopes Leão.

Em testes realizados pelo grupo por meio de um acordo de pesquisa com a Braskem, em que foi adicionado 0,2% de nanofibra ao polipropileno fabricado pela empresa, o material apresentou aumento de resistência de mais de 50%.

Carros verdes

Já em ensaios realizados com plástico injetável utilizado na fabricação de pára-choques, painéis internos e laterais e protetor de cárter de automóveis, em que foi adicionado entre 0,2% e 1,2% de nanofibras, as peças apresentaram maior resistência e leveza do que as encontradas no mercado atualmente, segundo o cientista.

"Em todas as peças utilizadas pela indústria automobilística à base de polipropileno injetado nós substituímos a fibra de vidro pela nanocelulose e obtivemos melhora das propriedades", afirmou.

Além do aumento na segurança, os plásticos feitos de nanofibras possibilitam reduzir o peso do veículo e aumentar a economia de combustível. Também apresentam maior resistência a danos causados pelo calor e por derramamento de líquidos, como a gasolina.

"Por enquanto, estamos focando a aplicação das nanofibras na substituição dos plásticos automotivos. Mas, no futuro, poderemos substituir peças que hoje são feitas de aço ou alumínio por esses materiais", disse Lopes Leão.

Por meio de um projeto apoiado por meio do Programa de Apoio à Pesquisa em Parceria para Inovação Tecnológica (PITE) da FAPESP, a fibra de curauá passou a ser utilizada no teto, na parte interna das portas e na tampa de compartimento da bagagem dos automóveis Fox e Polo, fabricados pela Volkswagen.

Outras indústrias automobilísticas já manifestaram interesse pela tecnologia, segundo Lopes Leão. Entre elas está uma empresa indiana, cujo nome não foi revelado, que tomou conhecimento da pesquisa após ela ser apresentada na reunião da Sociedade Norte-Americana de Química, no final do mês passado.

Nanofibra substitui titânio

Segundo o coordenador da pesquisa, além da indústria automobilística as nanofibras podem ser aplicadas em outros setores, como o de materiais médicos e odontológicos.

Em um projeto realizado em parceria com a Faculdade de Odontologia da Unesp de Araraquara, os pesquisadores pretendem substituir o titânio utilizado na fabricação de pinos metálicos para implantes dentários pelas nanofibras.

Em outro projeto desenvolvido com a Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia da Unesp de Botucatu, o grupo utiliza as nanofibras para desenvolver membranas de celulose bacteriana vegetal.

Em testes de biocompatibilidade in vivo, realizados com ratos, os animais sobreviveram por seis meses com o material. "Nenhuma pesquisa do tipo tinha conseguido atingir, até então, esse resultado", afirmou Lopes Leão.

O grupo da Unesp também está estudando a utilização de fibras naturais para o desenvolvimento de compósitos reforçados e para o tratamento de águas poluídas por óleo.

Fibras de plantas

De acordo com o coordenador, entre as fibras de plantas, as do abacaxi são as que apresentam maior resistência e vocação para serem utilizadas na fabricação de bioplásticos.

Dos materiais, o mais promissor é o lodo da celulose de papel, um resíduo do processo de fabricação que as indústrias costumam descartar em enormes quantidades e com grandes custos financeiros e ambientais em aterros sanitários.

Para utilizar esse resíduo como fonte de nanofibras, Lopes Leão pretende iniciar um projeto de pesquisa com a fabricante de papel Fibria em que o lodo da celulose produzido pela empresa seria transformado em um produto comercial. "É muito mais simples extrair as nanofibras desse material do que da madeira, porque ele já está limpo e tratado pelas fábricas de papel", disse.

Para preparar as nanofibras, os cientistas desenvolveram um método em que colocam as folhas e caules de abacaxi ou das demais plantas em um equipamento parecido com uma panela de pressão.

O "molho" resultado dessa mistura é formado por um conjunto de compostos químicos e o cozimento é feito em vários ciclos, até produzir um material fino, parecido com o talco. Um quilograma do material pode produzir 100 quilogramas de plásticos leves e super-reforçados.

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Metamaterial Grafeno é 10 vezes mais resistente do que o aço

Materiais Avançados

Papel de grafeno é 10 vezes mais resistente do que o aço

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/04/2011

Comparado com o aço, o papel de grafeno é seis vezes mais leve, tem uma densidade de cinco a seis vezes menor, é duas vezes mais duro, tem 10 vezes mais resistência à tração e 13 vezes maior rigidez de flexão. [Imagem: Lisa Aloisio]

Cientistas australianos afirmam ter desenvolvido um material compósito baseado no grafite que é tão fino quanto papel, mas mais forte do que o aço.

O Dr. Guoxiu Wang e seus colegas da Universidade de Tecnologia de Sidnei batizaram seu material de "papel de grafeno".

Papel de grafeno

O grafeno, um material bidimensional formado por uma única camada de átomos de carbono, vem impressionando os cientistas pela sua versatilidade e variedade de aplicações possíveis.

O papel de grafeno não foi construído empilhando-se monocamadas de carbono.

Em vez disso, os cientistas moeram o grafite e o submeteram a uma série de reações com compostos químicos para purificá-lo e forçar uma alteração na sua estrutura atômica.

Essas configurações nanoestruturadas foram então processadas para formar folhas finas como papel.

Ao analisar o material resultante, ficou patente que o compósito era resultado do empilhamento de monocamadas hexagonais de grafite - ou seja, folhas de grafeno -, dispostas em estruturas laminares perfeitamente ordenadas.

Usando um método de síntese e tratamento térmico, a equipe produziu então um material com propriedades mecânicas extraordinárias.

Comparação com o aço

Comparado com o aço, o papel de grafeno é seis vezes mais leve, tem uma densidade de cinco a seis vezes menor, é duas vezes mais duro, tem 10 vezes mais resistência à tração e 13 vezes maior rigidez de flexão.

"As propriedades mecânicas excepcionais do papel de grafeno que sintetizamos fazem dele um material promissor para aplicações comerciais e de engenharia," afirma Ali Reza Ranjbartoreh, que desenvolveu o processo de fabricação do novo compósito.

"Ele não apenas é leve, forte, duro e mais flexível do que o aço, como também é reciclável e pode ser fabricado de forma sustentável, sendo ambientalmente amigável e barato," diz o pesquisador.

Como os demais materiais à base de carbono - fibras e compósitos - o papel de grafeno deverá ter aplicações sobretudo na indústria automotiva e aeroespacial, permitindo o desenvolvimento de carros e aviões mais leves, mais seguros e mais econômicos.

Bibliografia:

Advanced mechanical properties of graphene paper

Ali R. Ranjbartoreh, Bei Wang, Xiaoping Shen, Guoxiu Wang

Journal of Applied Physics

Vol.: 109, 014306 (2011)

DOI: 10.1063/1.3528213

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Mecânica - Ignição a laser

Mecânica

Ignição a laser vai substituir velas nos motores de carros

Redação do Site Inovação Tecnológica - 26/04/2011

 

Esta fotografia, com exposição de alguns milissegundos, mostra tanto a fagulha gerada pelo laser quanto a ignição do combustível gerada por ela. [Imagem: USAF]

 

Há mais de 150 anos, as conservadoras velas de ignição têm sido as responsáveis pela queima do combustível nos motores de combustão interna, que equipam carros, motos, barcos e uma infinidade de aplicações estacionárias.

Mas parece que finalmente as montadoras estão próximas de viabilizar a substituição das velas de ignição pela ignição a laser, o que permitirá uma queima do combustível mais limpa e mais eficiente e, portanto, veículos mais econômicos.

Ignição a laser

A ideia de substituir a vela por raios laser não é nova. Mas lasers potentes o suficiente para inflamar a mistura ar-combustível de um motor eram grandes demais para caber sob o capô de um automóvel.

A tecnologia requer o uso de lasers pulsados com altas energias. Como acontece com a vela, uma grande quantidade de energia é necessária para produzir a ignição do combustível.

"No passado, lasers que poderiam atender a esses requisitos eram limitados à pesquisa básica, porque eram grandes, ineficientes e instáveis", explica Takunori Taira, do Instituto Nacional de Ciências Naturais, no Japão. "Também não podiam ser localizados longe do motor, porque seus raios poderosos destruiriam quaisquer fibras ópticas que levassem a luz até os cilindros".

Em 2009, engenheiros norte-americanos conseguiram construir uma vela de ignição a laser que funciona em motores a gás, mas o dispositivo ainda não está em fase de desenvolvimento.

Agora, a equipe de Taira desenvolveu um laser de cerâmica que é potente e robusto o suficiente para funcionar próximo ao motor dos carros. O uso da cerâmica também torna o dispositivo barato.

Laser cerâmico

Os lasers prometem menos poluição e maior eficiência de combustível - mas fabricar lasers potentes e pequenos vinha se mostrando uma tarefa difícil até agora.

Para disparar a combustão, o laser deve focalizar a luz com uma potência de cerca de 100 gigawatts por centímetro quadrado, com pulsos curtos de não mais do que 10 milijoules cada um.

A equipe de Taira superou este problema criando lasers de pós cerâmicos.

A equipe aquece o pó até fundi-lo em sólidos opticamente transparentes. incorporando íons metálicos para ajustar suas propriedades.

As cerâmicas são mais fáceis de se ajustar opticamente do que os cristais convencionais. Elas também são muito mais fortes, mais duráveis e termicamente condutoras - isto é importante para que dissipem o calor do motor sem trincar e quebrar.

Laser automotivo

A equipe de Taira construiu seu laser usando dois segmentos de uma liga de ítrio- alumínio-gálio, um deles dopado com neodímio e o outro com cromo.

As duas seções foram coladas para formar um potente laser cerâmico com apenas 9 milímetros de diâmetro e 11 milímetros de comprimento.

O dispositivo gera dois feixes de laser que podem queimar o combustível em dois locais distintos no interior do cilindro ao mesmo tempo. Isso produz uma parede de chamas que cresce mais rápido e mais uniformemente do que uma gerada por um único laser.

O laser não é forte o suficiente para incendiar uma mistura de combustível mais pobre com um único pulso, o que é feito usando vários pulsos de 800 picossegundos cada um, o que injeta no cilindro energia suficiente para inflamar completamente a mistura.

Um motor de automóvel comum exige uma frequência de pulsos de 60 Hz. Os pesquisadores japoneses já testaram seu laser cerâmico automotivo a até 100 Hz.

A equipe também está trabalhando em uma versão de três feixes de laser, que permitirá uma combustão ainda mais rápida e mais uniforme.

Ilustração mostrando a "vela de ignição a laser" (acima) ao lado de uma vela de ignição comum (abaixo). Os cientistas ainda estão desenvolvendo uma vela capaz de emitir três feixes de laser. [Imagem: BBC]

Motores mais limpos

Segundo Taira, as velas de ignição convencionais representam uma barreira para melhorar a economia de combustível e reduzir as emissões de óxidos de nitrogênio (NOx), um dos componentes mais danosos da emissão veicular.

As velas de ignição usam altas tensões para gerar faíscas elétricas através de uma abertura entre dois eletrodos de metal. A faísca incendeia a mistura ar-combustível no cilindro do motor, produzindo uma explosão controlada, que força o pistão para baixo, até o fundo do cilindro, gerando a potência necessária para movimentar o veículo.

A redução na emissão dos NOx exige o uso de uma mistura ar-combustível mais pobre - mais ar do que combustível. Isso, contudo, exige tensões ainda mais elevadas nas velas de ignição, o que destrói o metal de que são feitas.

Por outro lado, os lasers, que queimam a mistura ar-combustível com energia óptica concentrada, não têm eletrodos. Por isso eles não se desgastam com a elevação da tensão necessária para viabilizar os motores mais limpos.

Motores mais eficientes

Os lasers também melhoram a eficiência dos motores.

As velas de ignição ficam posicionadas acima do cilindro, e apenas inflamam a mistura ar-combustível próxima a elas. O metal relativamente frio dos eletrodos e as paredes do cilindro absorvem o calor da explosão, atenuando a difusão da chama tão logo ela começa a se expandir.

Já os lasers podem concentrar os seus raios diretamente no centro da mistura. Sem atenuação, a frente da chama se expande mais simetricamente e com uma velocidade até três vezes maior do que a velocidade da chama produzida por velas.

Igualmente importante, salienta o pesquisador, os lasers injetam sua energia em questão de nanossegundos, contra os milissegundos das velas de ignição.

"O timing, a velocidade da combustão, é muito importante. Quanto mais precisa a temporização, mais eficiente será a combustão e maior será a economia de combustível," diz ele.

Engenheiros do MIT, nos Estados Unidos, estão perseguindo uma ideia ainda mais radical: um motor sem velas de ignição.

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