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Publica do pela Revista Eletrônica Inovação Tecnológica de 06/10/2015.
Liga metálica gera 80 megawatts de energia na pancada
Magnetoelástico
John Domann, da Universidade da Califórnia em Los Angeles, estava trabalhando com uma liga desenvolvida há quase 20 anos, chamada galfenol, uma mistura de ferro com pequenas quantidades do elemento gálio.
Ao dar uma pancada na liga, Domann descobriu que o
material é capaz de gerar até 80 megawatts de energia
instantânea por metro quadrado.
Aparato experimental usado para gerar impactos precisos em um cilindro de galfenol, uma liga magnetoelástica.[Imagem: John Domann/UCLA]
E material converte a energia mecânica em eletricidade
com alta eficiência, por volta de 70% - para comparação,
um motor de carro não chega aos 30% de eficiência,
enquanto as células solares comerciais estão por volta de
20%.
Ocorre que a liga galfenol é um material magnetoelástico,
ou seja, um material no qual o estado de magnetização
pode ser alterado por algum tipo de deformação do
material - como uma pancada.
Por outro lado, quando expostos a um campo magnético,
os materiais magnetoelásticos respondem mudando de
forma. Assim, para produzir uma força mecânica
instantânea, basta deixá-los contidos em um dispositivo
que tente impedir sua expansão.
Seu carro já bateu
Seu carro já bateu
Infelizmente, a produção de eletricidade do material não é
contínua, o que significa que seria problemático construir
um gerador elétrico com ele. Mas isto não significa que o
material não possa ter aplicações práticas.
"Essencialmente, podemos fabricar pequenos dispositivos
que detectam ondas eletromagnéticas quando um pulso
mecânico se move através deles," explica Domann.
Esses dispositivos poderiam ser incorporados em veículos
para detectar colisões. Como as ondas eletromagnéticas
viajam a uma velocidade que é três ordens de magnitude
mais rápida do que as ondas mecânicas, a informação
sobre o impacto pode ser transmitida na frente das
próprias ondas do impacto, acionando medidas de
segurança.
"Deste modo, sem fios, podemos determinar que ocorreu
um impacto, antes que a maioria do veículo ou os
passageiros tenham sentido qualquer coisa. Isso permite
que um computador rápido tome ações de mitigação aos
danos ou ferimentos," disse o pesquisador.
Outro artigo publicado na edição de 05/10/2015 , fala
sobre novos transistores.
IBM viabiliza transistores de nanotubos de carbono
Os esforços de US$3bi da IBM para chegar à
era pós-silício deram novos resultados práticos.
Há poucos meses, a empresa anunciou ter
conseguido integrar semicondutores futurísticos em
chips de silício. Logo em seguida, em parceria com
a Samsung, a empresa empurrou a fronteira atual da
miniaturização da eletrônica, alcançando a faixa
Esquema dos transistores de nanotubos de carbono, que avançaram a miniaturização para a faixa de 1,8 nanômetro. [Imagem: IBM Research]
Agora foi dado um passo importante para substituir os
transistores de silício por nanotubos de carbono- para
quem não se lembra, os nanotubos de carbono já foram
tão famosos quanto o grafeno, mas os progressos na sua
utilização prática estão sendo mais lentos do que se
esperava.
Transístor de nanotubo
Os engenheiros da IBM conseguiram miniaturizar os
contatos elétricos que chegam aos componentes sem
diminuir o desempenho do transístor de nanotubo,
abrindo o caminho para a construção de processadores e
chips em geral com uma capacidade muito superior aos
atuais.
Os ganhos são tão grandes que permitem levar a
tecnologia da microeletrônica para o nível de 1,8
nanômetro, quatro gerações tecnológicas à frente da atual.
Além de menores e mais rápidos, os transistores de
nanotubos de carbono consomem menos energia e
dissipam menos calor, além de serem mais resistentes aos
vazamentos de corrente e às interferências que estão
impedindo o aumento de velocidade dos
microprocessadores - foi esse gargalo que levou à atual
tendência de construção de processadores com múltiplos
núcleos, já que não é possível acelerar cada núcleo
individualmente, como ocorreu durante quase 25 anos.
O nanotubo de carbono liga-se quimicamente aos contatos metálicos que transportam a eletricidade dentro dos chips. [Imagem: IBM Research]
Transistores de carbono
Nos transistores de carbono, os elétrons podem se mover
mais facilmente do que nos componentes de silício, e as
dimensões ultrafinas dos nanotubos - e do grafeno -
proporcionam vantagens adicionais na escala atômica.
Dentro de um chip, os contatos são como válvulas que
controlam o fluxo dos elétrons do metal para dentro dos
canais do transístor, que é semicondutor.
Conforme os transistores diminuem de tamanho, a
resistência elétrica desses contatos aumenta
exponencialmente, o que impede qualquer otimização de
desempenho. Até agora, diminuir o tamanho dos contatos
causava uma queda estrondosa no desempenho - quer
seja nos transistores de silício, quer seja nos de
nanotubos ou de grafeno.
Os pesquisadores da IBM inventaram um novo processo metalúrgico para fabricar os contatos, uma espécie de solda microscópica, que liga quimicamente os átomos do metal dos contatos elétricos aos átomos de carbono nas extremidades dos nanotubos. Este esquema "ligado pelas pontas" permite que os contatos sejam miniaturizados abaixo dos 10 nanômetros sem perda no desempenho dos transistores de nanotubos de carbono.
Um outro assunto, se refere a capacitores com maior
capacidade de armazenamento de energia, publicado na
edição de 25/09/2015
Capacitor de celulose armazena mais energia que baterias
Nanocelulose
A celulose pode ser a base de uma nova classe de
dispositivos de armazenamento de energia.
Pesquisadores da Universidade McMaster, no Canadá,
demonstraram que a celulose reduzida a fibras de
dimensões nanométricas - também conhecida
como nanocelulose - torna-se um elemento interessante
para a fabricação de capacitores de alta densidade
energética.
O capacitor de celulose é extremamente leve - um pedaço do material pode ser sustentado por uma pena. [Imagem: Xuan Yang/Kevin Yager]
Xuan Yang e seus colegas construíram capacitores
tridimensionais aprisionando nanopartículas funcionais
dentro das fibras de uma espuma feita com nanocelulose.
A espuma é fabricada de forma simples, em uma única
etapa, a partir de cristais de celulose. Vista ao microscópio
, ela lembra um monte de arroz não cozido, mas cujos
grãos são "colados" em pontos aleatórios, deixando um
monte de espaço livre para acomodar as nanopartículas
funcionais.
As nanopartículas são uma mistura de nanotubos de
carbono e dióxido de manganês.
Energia sustentável
Uma das grandes vantagens do novo dispositivo de
armazenamento de energia é que, além da elevada
resistência e da flexibilidade da celulose, o capacitor
resultante é muito leve, o que é interessante para os
carros elétricos, por exemplo.
Embora ainda sejam necessários mais desenvolvimentos,
os capacitores de espuma de nanocelulose apresentaram
uma maior densidade de energia e um recarregamento
mais rápido do que as baterias recarregáveis.
"Em última instância, o objetivo desta pesquisa é encontrar
formas de alimentar as tecnologias atuais e futuras de
uma forma mais eficiente e mais sustentável," disse a
professora Emily Cranston, coordenadora da equipe.
Quanto ao uso da celulose no campo da energia, além
das baterias de papel, outras equipes já demonstraram a
possibilidade de fabricar baterias com madeira e sal.
http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=capacitor-celulose-armazena-mais-energia-baterias&id=010115150925#.VhUmQexViko
Fonte:
J.A.
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