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SUPERANDO LIMITES – NOVOS MATERIAIS E ESPORTE
Angelo C. Pinto
Instituto de Química
Universidade Federal do Rio de Janeiro
ACP
COMPÓSITOS
São materiais formados de dois ou mais constituintes com distintas composições, estruturas e propriedades e que estão separados por uma interface. Um dos constituintes é denominado de fase de reforço e o outro é responsável pela impregnação do reforço, conhecido como matriz. O material utilizado no reforço pode estar na forma de fibras, partículas ou flocos. A matriz geralmente é um material contínuo. O objetivo principal em se produzir compósitos é de combinar diferentes materiais para produzir um único dispositivo com propriedades superiores às dos componentes unitários.
Exemplos de sistemas de compósitos incluem: a madeira, onde a matriz lignina é reforçada com as fibras de celulose; o osso, matriz mineral reforçada com fibras de colágeno; o concreto reforçado com aço, as fibras de carbono reforçadas com resina epóxi, entre outros.
A busca é sempre por compósitos com altas propriedades mecânicas e baixas densidades que possam substituir materiais usualmente utilizados como o aço, alumínio e madeira, por exemplo.
PARTÍCULAS PEQUENAS: GRANDES
SOLUÇÕES PARA SUPERFÍCIES E NOVOS
MATERIAIS
Nanopartículas repulsivas (anti-aderência); superfícies a prova de liquídos e gorduras.
Nanocompósitos para adesão (fabricação de adesivos) para revestimento impermeável a gases sob pressão para a confecção de bolas e embalagens. Tintas e revestimentos de maior aderência e melhor acabamento.
Novos materiais para solados resistentes a impactos.
1nm = 10-9 m
Natureza da ligação química
Forças intermoleculares: natureza e consequências
Macromoléculas: síntese, estatística, entrelaçamento e dinâmica
Adesão e coesão. Superfícies
Galembeck, F. (1997, USP) Materiais: Progressos e PerspectivasEm A Importância da Ciência para o Desenvolvimento Nacional
KEVLAR®
Estrutura cristalina
Quem são os grandes atores responsáveis pelas pesquisas por novos materiais?
A pesquisa em materiais foi, durante muito tempo, dirigidas pelos setores militar e aero-espacial. Muitos temas charmosos e científicamente fascinantes foram despertados por interesses perversos. (Galembeck)
Muitas vezes fabricar peças em compósitos é mais caro que em metais, porém o ganho da redução do gasto com combustível vale a pena. Para cada massa de 0,453 kg reduzida em uma aeronave comercial economiza-se 1360 L de combustível por ano, sendo que as despesas com combustível representam 25% dos custos operacionais de uma aeronave comercial.
Materiais sempre foram usados para o bem e para o mal
Ainda bem que as bolas são sintéticas graças à Química
No final do sec. XIX o uso de polímeros sintéticos evitou que ~ 10000 elefantes fossem mortos anualmente.
OS ELEFANTES FORAM OS QUE MAIS LUCRARAM COM OS PLÁSTICOS
A Força da Natureza
A pedra superior é obsidiana, abaixo dessa é granito e à direitamais abaixo está o riolito (cor clara)
Dentes de elefante, de onde se extrai o marfim
O material invisível do grande espetáculo
O ETNA EM ERUPÇÃO
FÁBRICA DE NANOTUBOS
LQES
Reforço;Preço por grama
FORMAS DE CARBONO
O IMPACTO DOS MATERIAIS NO MUNDO ESPORTIVO
ESSE IMPACTO É IMENSURÁVEL
Um verdadeiro laboratório de ensaios de novos materiais
Bolas de futebol
FULERENO - C60
Nanocompósitos como adesivos homogêneos. Revestimento imper-meável para gases sob pressão.
Revestimento a base de poliuretano
• A partir da Copa de 1994, as "redondas" passaram a ter revestimento de Poliuretano, dando mais velocidade ao jogo. E, nas camadas internas, um novo polímero foi adicionado: o Poliestireno, muito conhecido de nós todos na sua forma expandida, chamada de isopor. Como resultado, mais maciez e chutes ainda mais rápidos.
•Algumas marcas de bolas, sob o revestimento de poliuretano, têm dez camadas de poliestireno com borracha natural com microbolhas cheias de gás. Velocidade e precisão são a conseqüência.Algumas marcas utilizam camadas de polietileno sob o revestimento de poliuretano.
•A câmara também é feita de um polímero, a Borracha Butílica. Com as moléculas estão mais unidas que as da borracha natural, retém melhor o ar. Até na costura encontramos um compósito: o kevlar, cinco vezes mais resistente que um cabo de aço. Assim, mesmo após muitos chutes, a bola continua inteira e redondinha
Kevlar® 2 vezes mais resistente que a fibra de vidro e muito mais leve. Não resiste a altas compressões.
Materiais para todos os gostos e preços
ACP
OS NOVOS MATERIAIS E A SUPERAÇÃO DE LIMITES
ACP
Material : Bambu ou madeira, alumínio, fibra de carbono
Recordistas mundiais: Serguei Bubka Yelena Isinbayeva
Depois da grande vitória
O último salto
MARIA LENK: Uma glória nacional
Não há material de melhor qualidade do que este!
Esta apresentação é dedicada a Professora Aïda Espinola pelo que fez e pelo que vem fazendo pela ciência aqui e alhures
BIBLIOGRAFIA
• Galembeck, F. Materiais: Progressos e Perspectivas (1997) em A importância da ciência para o desenvolvimento nacional, ABC, SP.
• Lqes.iqm.unicamp.br• Fagan, S. B. Funcionalização de Nanotubos de
Carbono, RS.• Ferreira, O. P. Nanotubos de carbono: Preparação e
caracterização (Monografia, UNICAMP).• Instituição Inovação: Da Pedra lascada aos
nanomateriais.
