Grafeno: proteção anticorrosão em 100 vezes

Pesquisadores já haviam descoberto que o grafeno deixa o aço praticamente à prova de corrosão. Mas, para justificar seu apelido de "material maravilha", o grafeno parece ter sempre algumas surpresas reservadas.

A nova descoberta foi feita pelos mesmos pesquisadores que já haviam desenvolvido a técnica para usar camadas de grafeno para proteger o aço mergulhado em uma solução de salmoura. Agora eles verificaram que o revestimento pode ser transparente, não afetando a aparência da peça metálica.

Isso permitirá a proteção não apenas do aço, mas também de outros metais usados em funções estruturais e na arquitetura, como o cobre e a prata, por exemplo. Mais do que isso, o revestimento transparente de grafeno mostrou-se 100 vezes mais resistente à corrosão, batendo de longe os melhores revestimentos disponíveis hoje.

Preparação para a indústria

Singh Raman e seus colegas da Universidades Monash, na Austrália, fizeram os testes usando cobre, mas relataram que já estão fazendo experimentos com outros metais.

A equipe aplicou uma finíssima camada de grafeno - com poucos átomos de espessura, para garantir a transparência - sobre a superfície de cobre, usando uma técnica chamada deposição de vapor químico.

As amostras foram testadas em uma solução de salmoura, que é extremamente corrosiva. Os resultados foram 100 vezes superiores ao metal sem proteção, e cerca de 20 vezes melhores do que outros revestimentos já relatados em pesquisas.

O processo ainda está em escala de laboratório, mas os cientistas afirmam que, além de estudar outros metais, estão trabalhando em técnicas de aplicação do revestimento em baixas temperaturas, que possam ser adequadas técnica e economicamente para a indústria.

Cientistas criam material de carbono tão resistente quanto o diamante

Cientistas americanos, liderada por Lin Yang, produziram um material de carbono super-resistente tão forte quanto o diamante. O estudo foi publicado na revista Science no último dia 17.

Os estudos começaram com o chamado carbono-60, que é composto por átomos com alto grau de organização. Em seguida, os cientistas adicionaram um solvente orgânico de xileno entre os átomos dessa substância, verificando como o material reagia. Depois, os cientistas submeteram esta “mistura” a pressões relativamente baixas. Nessas condições, a estrutura do carbono-60 permaneceu inalterada, mas à medida que os pesquisadores aumentaram a pressão ela se modificou.

 

Desta forma, os cientistas descobriram que era possível reorganizar a estrutura dos átomos do carbono. Para tal, eles aumentaram a pressão exercida sobre o material, a níveis muito maiores que a da atmosfera. A presença do solvente foi fundamental, uma vez que na ausência deste, as propriedades desaparecem.

 

Assim, foi produzido um novo material de carbono, com sua estrutura carbônica cristalina e desordenada. Esse material até então, só existia em teorias. "Criamos um novo tipo de material de carbono, comparável ao diamante em termos de resistência mecânica", diz Lin Wang. O cientista explica que após criado sob pressões extremas, este material pode permanecer inalterado em condições normais. 

 

Lin Wang afirma que este novo material de carbono poderá ser usado em diversas áreas, como em mecânica, eletrônica e na indústria em geral.

Fonte: http://www.cimm.com.br

Desenhos industriais em CAD feitos com os olhos

Segundo seus criadores, a nova tecnologia de rastreamento dos olhos "quebra as 

rígidas distinções entre o humano e a máquina". [Imagem: Design Vision/Site Inovação

Tecnológica]

Se você acha que o mouse, as interfaces hápticas (sensíveis ao tato) ou mesmo a velha linha de comando restringe sua criatividade ao fazer um projeto CAD, a solução acaba de chegar.

Pesquisadores desenvolveram um sistema gratuito que permite que os projetos e desenhos industriais sejam feitos com os olhos.

Limites à criatividade

Os projetos auxiliados por computador, mais conhecidos como CAD (computer-aided design), vieram facilitar o trabalho dos desenhistas, aumentar sua produtividade e melhorar a qualidade dos projetos.

É claro que os programas de computador têm suas limitações, que são impostas aos desenhistas, eventualmente limitando em alguma medida sua liberdade de trabalhar.

E, em uma área cujo centro de atuação é a criatividade, o que um profissional menos quer é uma limitação à sua criatividade, por mais sutil que seja.

Segundo seus criadores, a nova tecnologia de rastreamento dos olhos "quebra as rígidas distinções entre o humano e a máquina".

Interface mais fluida

"O sistema de rastreamento dos olhos identifica a parte do rascunho em que o usuário está se concentrando, tornando a interface homem-máquina mais fluida. O resultado é uma sinergia entre a ingenuidade humana e a tecnologia digital das máquinas," apregoa o professor Steve Garner, da Universidade Aberta (The Open University).

Entusiasmos à parte, é fato que a criatividade sempre foi um elemento fundamental para o processo de design. E a nova interface representa um avanço real justamente na liberação da criatividade.

"Nós queremos criar sistemas de desenho digital que sejam eles próprios projetados em resposta às necessidades de projetistas reais," completa Alison McKay, da Universidade de Leeds.

Os pesquisadores afirmam que são saudosistas tentando voltar à época das pranchetas - mas não é porque a tecnologia digital é boa que ela não precise ser melhorada, afirmam.

CAD com os olhos

Em seu projeto Designing with Vision (projetando com a visão), os pesquisadores se concentraram no estágio inicial do processo de design, que envolve desenhar, visualizar, selecionar e manipular formas.

Designers que trabalham com formas tendem a começar intuitivamente em determinadas áreas dos esboços, usando-as como ponto de partida.

No entanto, este elemento de seleção subconsciente é difícil de replicar com o CAD, porque o pacote de software não é capaz de "ver" aquilo no que o projetista está prestando atenção.

Para reverter este quadro, os pesquisadores adicionaram uma tecnologia de rastreamento ocular a um sistema CAD, dando à tecnologia digital uma maior fluidez na interface homem-máquina.

O resultado é um sistema de desenho que pode identificar e selecionar formas automaticamente dentro de um esboço, de acordo com o olhar do designer, e sem perder nenhuma das ferramentas tradicionais do pacote de software.

A primeira versão do sistema está sendo disponibilizada gratuitamente no site do projeto, no endereço http://design.open.ac.uk/DV/.

Fonte: Inovação Tecnológica

Fatores que devem ser observados na escolha do aço

A escolha do melhor aço para uma determinada finalidade deve levar em conta um equilíbrio entre tenacidade, resistência ao desgaste e tensão limite à compressão (associada à dureza). Alguns aços ferramenta, por exemplo, são projetados para a construção de blocos de matrizes, alguns para moldes de produção e outros para trabalho a quente, e ainda outros para aplicações de corte de alta velocidade. Os aspectos de cada um destes fatores são apresentados abaixo.

Tenacidade

A tenacidade de um aço tende a diminuir com o aumento do teor dos elementos de liga. A tenacidade do aço também é afetada pelo processo de produção do mesmo. A metalurgia do pó em geral fornece tenacidade mais alta do que o processo convencional. Observe as diferenças na figura abaixo, para alguns aços ferramentas de uso comum.

Comparação das três propriedades para vários aços.

Resistência ao desgaste

O aumento dos teores dos elementos de liga em geral, conduz ao aumento da resistência ao desgaste (ver figura acima). Os carbonetos têm um papel importante na resistência ao desgaste do aço. A maioria dos carbonetos é formada quando os elementos de liga como vanádio, molibdênio e cromo combinam-se com o carbono durante a solidificação do aço. Maiores Porcentuais de carbonetos melhoram a resistência ao desgaste mas reduzem a tenacidade.

Tensão limite à compressão

Dois fatores afetam a resistência à compressão: o teor de liga e a dureza. Elementos de liga como o molibdênio e o tungstênio contribuem para o aumento da resistência à compressão. Normalmente quanto mais maior a dureza de um dado aço,  maior também será o seu limite à compressão.

Considerações sobre os tratamentos superficiais e o aumento da dureza

Os tratamentos superficiais tem, em geral, como principal função, o de prolongar a vida útil das ferramentas. Estes tratamentos aumentam a dureza superficial e a resistência ao desgaste e também contribuem para a redução do coeficiente de atrito. A dureza fornece uma indicação da resistência ao desgaste e lubricidade para um dado tratamento. Tipos de tratamentos superficiais são portanto também considerados critérios de escolha.

O processo PVD, por exemplo, pode aumentar a vida de uma ferramenta de precisão de aço rápido com alto teor de liga, mas não resolve o problema de desgaste de uma matriz com tolerâncias estreitas nem impede a flexão de punções submetidos a altas cargas. Tratamentos que produzem maiores valores de dureza , como o revestimento com carboneto de titânio e a difusão térmica produzem camadas superficiais mais espessas, mas exigem uma grande quantidade de calor, o que inviabiliza seu uso em muitas aplicações.

A figura abaixo lista os valores de durezas para vários tipos de revestimentos superficiais. Os valores são expressos em escala Vickers devido à pequena espessura das camadas.

Dureza para tipo de tratamento superficial

Outras considerações para a escolha do aço ferramenta

Além dos critérios apresentados, existem outros fatores, como a temperatura de trabalho e o grau de deformação durante a têmpera, quando aplicável. O quadro abaixo especifica de forma resumida, indicações gerais para a escolha de aços ferramenta.

Critérios qualitativos para seleção do aço

Apesar de existirem mais de 100 tipos de aços-ferramenta normalizados internacionalmente, para as mais diversas aplicações e solicitações, a indústria trabalha com uma gama relativamente reduzida de opções. São preferidos aqueles que possuem suas propriedades e desempenhos consagrados ao longo do tempo, como, por exemplo, os aços H13, D2 e M2.

De qualquer forma a escolha de um aço requer uma análise detalhada de toda a gama de fatores incluindo ainda parâmetros como volume de produção, vida útil da ferramenta e custos associados, etc...

Classificação dos Aços Ferramenta pelo tipo de aplicação

Classe I - aços usados para ações de cisalhamento ou corte, como matrizes de corte, ferramentas de corte em geral, matrizes de conformação de blanks, matrizes de aparar etc...

Classe II - aços usados na confecção de ferramentas para conformação de peças através de fluxo do material sob tração, por trabalho a frio ou a quente. Aqui se incluem matrizes de estampagem e dobramento, matrizes de forjamento etc... Esta classe inclui moldes para plásticos e moldes para fundição.

Classe III - aços para trabalhos de transformação de materiais atuando na modificação da forma, sem mudança das dimensões originais. Incluem-se aqui matrizes de flexão, matrizes de dobramento e matrizes de torção.

Classe IV - aço para matrizes que trabalham sob alta pressão e que produzem fluxo do metal ou outro material até a forma desejada, por efeito de compressão. Esta classe inclui matrizes de embutimento, de gravação, de recalque, de extrusão, de fendilhamento, etc... É importante ter suficiente informação a respeito da composição do material da ferramenta ou da matriz, do tipo de tratamento térmico usado e do tipo de trabalho que a ferramenta vai executar. A organização em classes é apenas uma indicação geral de uso, não representando sozinha uma diretriz para a seleção de aços ferramenta.

Fonte: Portal CIMM

Técnica Nova faz Previsão de Quebra de um Metal

Nas pesquisas foram utilizados um sensor
de raios laser e uma câmeras de alta velocidade
para monitorar a temperatura e a quebra das
peças metálicas. [Imagem: LSU]

As máquinas, por mais aperfeiçoadas que sejam, um dia quebram. Para evitar os prejuízos ou os danos catastróficos de um acidente, a saída é: manutenções preventivas. O difícil é equilibrar entre parar demais a máquina para verificações ou correr o risco de que ela se quebre. Por outro lado, nenhuma manutenção preventiva é boa o suficiente para evitar totalmente as quebras.

O professor Michael Khonsari e sua equipe da Universidade da Louisiana, nos EUA, deram um salto no conhecimento sobre a fadiga dos materiais. Eles desenvolveram uma técnica, e a demonstraram na prática, que é capaz de prever quando um equipamento mecânico está próximo de atingir o ponto de quebra.

"Antes do nosso trabalho, as pesquisas relativas à fadiga eram lentas e incrementais," disse Khonsari. 

"Há possibilidades para que isso seja aplicado em quase todos os aspectos de nossas vidas. Imagine ser capaz de saber com antecedência quando a peça de um avião vai quebrar, quando a hélice de um helicóptero vai rachar ou quando os freios de um carro vão falhar. Coisas como estas são possíveis com a aplicação do nosso trabalho."

EntropiaTodo este entusiasmo se justifica pelo fato de terem descoberto que a degradação resulta em uma desordem dentro do material e de um aumento mensurável em sua entropia - um princípio termodinâmico que se manifesta na forma de um aumento na temperatura.

"Nós verificamos que a maioria dos metais responde da mesma forma quando submetido a um estresse cíclico externo que causa fadiga. Embora qualquer tipo de esforço repetitivo - flexão, torção, tensão ou compressão - resulte em um aumento da temperatura, os momentos imediatamente anteriores à quebra são precipitados por um aumento súbito e drástico na temperatura," explicou Khonsari.

"Além disso, determinamos que, conforme um metal se degrada, a quantidade de desordem gerada dentro dele continua a subir até um valor máximo pouco antes da fratura. E esse valor máximo passa a ser uma propriedade única do metal. Esta descoberta significa que podemos antecipar o momento da falha e desligar [o equipamento] antes desse momento chegar." concluiu ele.

A equipe agora está testando um sistema de sensores capazes de monitorar as peças e disparar o alarme na iminência da quebra.

Fonte: Inovação Tecnológica