II. 1. Progressos em Comunicações

II. 1. Progressos em Comunicações

O desenvolvimento do telefoneDesde que Alexandre Graham Bell inventou o telefone em 1876, este se tornou uma marca da vida moderna, oferecendo conexões quase que instantâneas ao redor do mundo. A primeira conversação bidirecional de viva voz foi transmitida através do Oceano Atlântico em 1926, e o serviço de telefone comercial (usando o rádio) começou entre Nova Iorque e Londres em 1927. A AT&T lançou o serviço de telefone internacional em 1935. Serviços de telefonia transoceânica começou a ser feito via cabos submarinos em 1956 e desde 1962, por satélites de comunicações. Os engenheiros químicos de hoje trouxeram-nos de fios de cobre à fibra ótica, de centrais telefônicas aos satélites, de conversões telefônicas com vários telefones à Internet.

Comunicação sem fioTelefones celulares e pagers dependem de circuitos integrados, materiais avançados e técnicas de miniaturização melhoradeos pela química. A AT&T Labs desenvolveu telefones celulares de carro na década de 1940, mas estes não se tornaram populares devido à falta de canais de comunicações. A década de 1980 trouxe um grande avanço quando as comunicações sem fios foram divididas em uma série de células que automaticamente mudavam à medida que os telefones se moviam, de forma que cada célula podia ser reutilizada. Telefones celulares rapidamente se tornaram populares. A química também desempenhou um papel importante no desenvolvimento de baterias de lítio iônico recarregáveis para telefones celulares.

Tecnologia de fac-símile e fotocópia Embora o inventor alemão Arthur Korn transmitiu eletronicamente as imagens primeiros em 1902, a primeira máquina de fax só funcionou em 1924. Ela continha circuitos de telefone adaptados para transmissão de imagem usando telefotografia: uma transparência fotográfica era escaneada em sinais eléctricos que indicavam os tons da imagem. Esses dados eram transmitidos por telefone para uma folha de filme fotográfico negativo e, em seguida, desenvolvidos em ambiente escuro. Em 1949, foi lançada uma fotocopiadora que permitiu a réplica exata de uma imagem. Inovações químicas em tecnologia de fac-símile, incluindo novos toners e tintas, tecnologia de papel avançada e tecnologia de fotorreceptor orgânico, foram introduzidas na década de 1970.

Laser e fibra ópticaAs fibras de vidro puro que fazem parte da infra-estrutura de transmissão de informações com uso de laser é um avanço técnico revolucionário. Pesquisadore(a)s químico(a)s inventaram a primeira fibra ótica em 1970. Subsequentemente, fibras óticas foram fabricadas e instaladas em componentes integrados. O primeiro sistema otico a transmitir voz, dados e serviço de vídeo em rede foram instalado em 1977. Atualmente, um único cabo de fibra óptica pode transmitir milhões de chamadas telefônicas, arquivos de dados e imagens de vídeo.

Telefotografia

Central telefônica

II. AVANÇOS TECNOLÓGICOS EM INFORMÁTICA E COMUNICAÇÕES


Evolução dos computadoresA engenharia química tem contribuido para a revolução na tecnologia de computação e continua a fazer com que os computadores sejam cada vez mais rápidos, mais relevantes e mais financeiramente acessíveis. Em 1939, o primeiro computador electrônico foi inventado na Universidade do Estado de Iowa. Calculadoras programáveis com números binários e lógica booleana começaram a aparecer na década de 1940. Em 1946, ENIAC, o primeiro computador digital eletrônico, entrou em operação e o primeiro minicomputador estreou em 1962. Em 1971, a Intel introduziu seu microprocessador de 4 bits, o 4004, o qual se tornou popular e permitiu a expansão do mercado de computadores pessoais. Atualmente, a inovação continua nas áreas de transistores, chips de silício, componentes integrados, dispositivos de armazenamento de dados e materiais avançados.

Tecnologia de semicondutoresA química torna possível transformar silício e germânio em semicondutores que são essenciais para os computadores, eletrodomésticos e dispositivos de comunicação de hoje. Semicondutores, ao contrário de metais, são materiais que aumentam a condutividade em temperaturas elevadas. Esses semicondutores são tratados para criar um excesso ou falta de elétrons. Chips de computador e circuitos integrados são feitos de materiais semicondutores. Os semicondutores permitem que componentes eletrônicos sejam menores, mais rápidos e mais eficientes. Químicos na indústria de semicondutores fornecem controle de qualidade de componentes, otimização de processos, solução de problemas e inovações em dispositivos microelectronicos.

Chips de silício e circuitos integradosEm 1947, os pesquisadores John Bardeen, William Shockley e Walter Brattain demonstraram que o fluxo de electricidade através de silício poderia ser controlado seletivamente. A criação subsequente de chips de silício, circuitos integrados e microprocessadores tornaram possível os computadores de hoje com sua alta velocidade e eficiencia. Chips de silício (1961) consistem em transístores, resistências, condensadores e chips de memória construídos em camadas sobre placas de silício, que em seguida são expostos a um processo químico de várias etapas. Em 1967, a primeira calculadora de mão foi criada usando um circuito integrado, um pequeno dispositivo electrônico que contém muitos transístores e outros componentes electrónicos. Na década de 1980, circuitos integrados são aplicados a computadores.

John von Neumann e o

ENIAC

II.2.a Tecnologia de Computador

ENIAC

Um semicondutor de tipo n (excesso de elétrons)

Um semicondutor de tipo p (falta de elétrons)


II.2.b Tecnologia de Computador

Tecnologias de monitor e displaysOs últimos anos teem presenciado melhoramentos dramáticos na tecnologia de display de computadores. Monitores de alta resolução baseiam-se em tubos de raios catódicos usados em aparelhos de televisão. Outras tecnologias de display incluem monitores de tela plana inicialmente desenvolvidos para computadores laptop e notebook. Displays de cristais líquidos (LCD) baseados em produtos químicos orgânicos foram inventados em 1969. Desenvolvimentos posteriores incluem displays de cristal líquido com transístores em filme-fino onde cada elemento da imagem é controlado por seu próprio transistor. Químicos desenvolveram materiais de cristal líquido, filtros de cor, camadas de alinhamento polimérica, paineis plásticos de distribuição de luz e tecnologia de display de plasma.

Armazenamento de informaçõesInformações devem ser gravadas para que possam ser posteriormente usadas e manipuladas. Inovações químicas garantem que o meio de gravação seja de alta qualidade, facil de usar e barato. Progressos na capacidade de gravação (resolução e velocidade mais elevadas, e mais cor), filmes fotográficos, gravações magnéticas de áudio e geração de imagens digitais também trouxeram avanços nos vários dispositivos de gravação. Em 1955, Reynold Johnson, um inventor americano e pioneiro em computadores, desenvolveu a primeira unidade de disco (“drive”) para armazenar dados em computadores. Muitos avanços posteriores foram feitos, especialmente em discos de computador, fitas magnéticas e CD-ROMs (1984).

Satélites de comunicaçõesAté a década de 60, comunicações de um continente para outro eram muito caras. Em 1962, o Telstar, o primeiro satélite de comunicações ativo do mundo, foi posto em órbita. A química forneceu os materiais estruturais (ligas metálicas, plásticos e outros materiais avançados), computadores e componentes electrónicos e a tecnologia de combustível necessária para lançar esses satélites. Os satélites de comunicações desempenharam um papel importante na expansão das ligações de longa distância nacional e internacional e das transmissões de televisão até a década de 1990. Atualmente, os satélites de comunicações desempenham um papel crescente nas transmissões de televisão, incluindo transmissões directas para antenas parabólicas residenciais com televisão digital.

Satélites de GPS em órbita

Fabricação de satélites de GPS


CinemaEm 1927, “Jazz Singer” tornou-se o primeiro filme de longa-metragem com sincronização de canto e diálogo. Na década de 1930, os processos envolvidos no “Technicolor” foram refinados e os primeiros filmes coloridos tornaram-se populares. A química de filmes envolveu uma série de avanços envolvendo materiais básicos, soluções químicas e exposição à luz.

TelevisãoEm 1926, o escocês John Logie Baird mostrou, pela primeira vez em público, imagens de televisão usando um sistema mecânico de televisão, o disco de Nipkow, patenteado em 1883. Em 1927, Philo T. Farnsworth transmitiu pela primeira vez imagem de televisão usando um tubo de raios catódicos (inventado em 1897). Os vinte anos que se seguiram foi a era das válvulas a vácuo em electrónica e a ciência química contribuiu nos materiais dos eléctrodos e nos elementos de controle dentro das válvulas. Na década de 1950, muitas inovações foram feitas, incluindo o circuito integrado (1958). As décadas seguintes trouxeram dispositivos de imagem sólidos, miniaturização e várias melhorias em electrônica.

FotografiaTecnologia de fotografia e filme permitem-nos registar experiências e a pessoas importantes em nossas vidas. A ciência química desenvolveu filmes para todos os tipos de câmeras com progressos envolvendo materiais básicos, várias soluções químicas e exposição à luz. Melhorias em baterias também contribuíram para a popularidade da câmara, incluindo as baterias alcalinas de manganês de 1950 para câmaras pequenas com unidade de flash interna. A abilidade de manipular o filme, a eletrônica e as baterias levaram à introdução de 1963 de câmera Instamatic da Eastman Kodak com cartucho de filme, a qual se tornou popular e vendeu mais de 50 milhões de unidades até 1970.

O disco de Nipkow e seu inventor, Paul Nipkow, no

ano em que foi patenteabdo

II. 3. Desenvolvimentos em Entretenimento


II. 4. Inovações em Electrônica

Evolução da electrônica de consumo Materiais eletrônicos e dispositivos microelectrônicos são o coração de inúmeros produtos modernos, como CD players, televisores, computadores, câmeras digitais e dispositivos sem fio. De válvulas-a-vácuo aos transístores e aos circuitos integrados, os engenheiros químicos contribuiram para que os equipamentos eletrônicos se tornassem cada vez menores, mais eficientes e mais baratos. Novos materiais, processos de produção de materiais altamente purificados e processos para a construção de semicondutores resultaram em componentes, tais como transistores e circuitos integrados, que podem ser montados em circuitos electrônicos complexos para fornecer novos recursos para uma vasta gama de dispositivos electrônicos.

Materiais sintéticos avançadosEletrodomésticos, telefones celulares e computadores pessoais dependem de plásticos duros, resistentes, e isolantes para proteger os componentes eletrônicos sensíveis. Plásticos são essenciais em aplicações eletrônicas porque são isolantes; o fluxo de elétrons que formam as correntes eléctricas não podem penetrar facilmente as estruturas moleculares dos plásticos. Por meio da manipulação das estruturas moleculares e da crianção de novas moléculas, químicos e engenheiros produzem novos materiais que são ao mesmo tempo resistentes e flexíveis. Esses avanços melhoraram a resistência ao impacto, e reduziram o peso total dos equipamentos bem como o custo de bens de consumo.

TransístoresFoi um componente electrónico minúsculo e confiável, chamado transistor, que permitiu o casamento de computadores com comunicação, mais do que qualquer outro avanço. Em 1947, John Bardeen, Walter Brattain e William Shockley inventaram o transistor e este gradualmente substituiu as válvulas volumosas e frágeis que tinham sido usados para ampliar e permutar sinais. O transistor e os circuitos integrados que se seguiram (os quais contêm milhões de transístores) serviram de base para o desenvolvimento da eletrônica moderna. Em 1954, o popular rádio transistor foi introduzido e em 1958, um engenheiro elétrico americano, Seymour Cray, desenvolveu um computador transistorized.

Os inventores do transistor

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II. 1. Progressos em Comunicações