SITE INOVAÇÃO TECNOLÓGICA
Nanocola era tudo o que faltava para viabilizar chips 3-D
Redação do Site Inovação Tecnológica - 12/03/2012
A nova cola é nano porque, em vez de uma película relativamente grossa, a nanocola forma um filme com a espessura de algumas poucas moléculas.[Imagem: Tingrui Pan/UC Davis]
Cola com nanotecnologia
Os avanços da nanotecnologia chegaram às colas e adesivos.
Engenheiros da Universidade da Califórnia, em Davis, nos Estados Unidos, criaram uma nanocola.
Ela é nano porque, em vez de uma película relativamente grossa, a nanocola forma um filme com a espessura de algumas poucas moléculas.
Colagem de processadores
Segundo Yuzhe Ding e seus colegas, ela é ideal para uso na microeletrônica, onde osprocessadores 3D exigem técnicas inovadoras para a colagem das diversas pastilhas de silício, umas em cima das outras.
Em Setembro do ano passado, a IBM anunciou que estava pronta para colar até 100 núcleos em um processador 3D, mas que, para isso, faltava inventar uma cola adequada.
Parece que a encomenda acaba de ser atendida.
"O próprio material, ou seja, as pastilhas de silício, vão se quebrar antes que a cola se solte," garante o professor Tingrui Pan.
E há outras vantagens: a nanocola pode ser aplicada por impressão e é boa condutora de calor, o que significa que os núcleos empilhados do processador 3-D não ficarão termicamente isolados.
Problema que vira oportunidade
A nanocola é feita com base em um material bem conhecido, o PDMS (polidimetilsiloxano), que geralmente deixa um resíduo ultrafino quando é colocado sobre uma superfície lisa.
Esse resíduo é geralmente um incômodo quando se trabalha com o polímero, mas os pesquisadores imaginaram que essa aderência poderia ser explorada como cola.
Eles então otimizaram as propriedades adesivas do PDMS tratando o resíduo superficial com oxigênio.
Além dos chips, os pesquisadores afirmam que a nanocola também poderá ter aplicações domésticas, principalmente para colar objetos em superfícies lisas, como azulejos.
Bibliografia:
Universal Nanopatternable Interfacial Bonding
Yuzhe Ding, Shaun Garland, Michael Howland, Alexander Revzin, Tingrui Pan
Advanced Materials
Vol.: 23, Issue 46, pages 5551-5556
DOI: 10.1002/adma.201102827
Universal Nanopatternable Interfacial Bonding
Yuzhe Ding, Shaun Garland, Michael Howland, Alexander Revzin, Tingrui Pan
Advanced Materials
Vol.: 23, Issue 46, pages 5551-5556
DOI: 10.1002/adma.201102827
COMERCIAL PYRAMON
Aviões do futuro poderão reutilizar sua própria energia
Com informações da EPSRC - 12/03/2012
O estudo identificou os desafios tecnológicos a serem vencidos para que a ideia se torne realidade. [Imagem: Acare4Europe]
Usina voadora
Os aviões do futuro poderão suprir parte de suas necessidades de energia reaproveitando sua própria energia, que hoje é desperdiçada.
"Quando um Airbus 320 aterrissa, por exemplo, a combinação do seu peso e velocidade fornece algo em torno de três megawatts de pico de energia disponível," garante o professor Paul Stewart, da Universidade de Lincoln, no Reino Unido, que liderou a pesquisa.
"Nós exploramos uma grande variedade de formas de aproveitamento dessa energia, como geração de eletricidade a partir da interação entre bobinas de cobre embutidas na pista e ímãs na parte inferior da aeronave, e depois usar a energia na rede elétrica local," exemplifica ele.
Infelizmente, a maioria das ideias não se mostrou tecnicamente viável ou simplesmente não seria rentável.
Mas o estudo mostrou que a captura de energia direta do trem de pouso de um avião, e seu uso para movimentar o próprio avião em terra é algo tecnicamente factível e economicamente rentável.
Taxiamento com motores elétricos
Infelizmente não é possível simplesmente transpor para os aviões a tecnologia dereaproveitamento da energia cinética durante a frenagem, que vem sendo usada há alguns anos nos carros.
Mas os desafios podem ser vencidos.
O sistema de aproveitamento da energia dos freios, usado nos carros, não pode ser simplesmente transposto para os aviões. [Imagem: Wikimedia/BrokenSphere]
Segundo os cálculos teóricos, um sistema de recuperação de energia integrado no trem de pouso de um avião pode ser capaz de fornecer toda a energia necessária para a rolagem de pista de volta para o terminal do aeroporto.
"O taxiamento é uma das partes menos eficientes em termos de consumo de combustível de qualquer viagem de avião," garante o pesquisador.
"Atualmente, os aviões comerciais passam muito tempo no chão com os seus ruidosos motores a jato funcionando. No futuro, esta tecnologia poderá reduzir significativamente essa necessidade," completa ele, salientando as exigências europeias de redução do ruído das aeronaves nos próximos anos.
Reduzindo a necessidade de usar as turbinas quando o avião está no chão, isso economizaria combustível, reduziria as emissões de poluentes e reduziria a poluição sonora no entorno dos aeroportos.
KERS aeronáutico
A energia produzida pelo sistema de frenagem - atualmente desperdiçado como calor produzido pela fricção dos discos de freio da aeronave - terá que ser capturada e convertida em eletricidade por motor-geradores construídos no interior das rodas.
A eletricidade será armazenada em baterias e depois retornará aos mesmos motor-geradores, agora operando na função motor, para movimentar o avião no chão.
O estudo também identificou os desafios tecnológicos a serem vencidos para que a ideia se torne realidade.
A principal delas é o peso desse "KERS aeronáutico", que não poderá ser uma simples conversão dos dispositivos desse tipo já usados em automóveis híbridos e elétricos.
Alguns dos desafios já estão sendo enfrentados pelos projetistas dos primeirosaviões totalmente elétricos.
A equipe agora está trabalhando na redução da quantidade de fios usados nos motores-geradores, assim como na redução da eletrônica de potência exigida pelo sistema.
Robótica
Robô cirurgião ajudará a consertar satélites espaciais pifados
Redação do Site Inovação Tecnológica - 12/03/2012
Concepção artística de um encontro entre um satélite-mecânico e um satélite pifado na beira da rodovia de informações que o espaço em volta da Terra se tornou.[Imagem: NASA]
De cirurgião a mecânico espacial
Uma tecnologia desenvolvida para a realização de delicadas cirurgias abdominais está sendo testada para consertar satélites no espaço.
Quem afirma é um conjunto de especialistas em robótica médica da Universidade Johns Hopkins (EUA), que acabam de propor a ideia à NASA.
Na realidade, a agência espacial norte-americana já possui um programa institucionalizado para o desenvolvimento de tecnologias autônomas para a manutenção de naves no espaço, cujo exemplo mais recente foi a colocação em operação de um posto experimental para o abastecimento de naves e satélites no espaço.
Mas a ideia de Tian Xia e Jonathan Bohren é bem mais ambiciosa: usar robôs de alta precisão para fazer reparos precisos, mais precisos até do que aqueles realizados por astronautas em caminhadas espaciais.
De qualquer forma, enviar astronautas para consertar satélites de comunicação, que ficam em órbitas a 36.000 km de altitude, não é viável atualmente.
O serviço, contudo, poderia ser facilmente realizado por robôs espaciais, sejam autônomos, sejam operados remotamente por engenheiros em terra.
Cirurgia espacial
Para demonstrar a capacidade do novo conceito, os dois estudantes modificaram os controles de um robô cirurgião e os utilizaram para controlar um robô industrial no Centro de Voos Espaciais Goddard, na NASA, situado a 50 km de distância.
O console é do mesmo tipo usado em hospitais para fazer cirurgias robotizadas em pacientes cardíacos e para a remoção de tumores.
Segundo os dois engenheiros, o objetivo é adaptar a precisão dos robôs cirurgiões para permitir a realização de "cirurgias" nos delicados equipamentos eletrônicos dossatélites de comunicação.
Uma das tarefas essenciais para isso é retirar a "pele" dos satélites, aquelas folhas metalizadas que protegem os satélites das variações de temperatura e das radiações cósmicas de alta energia do espaço.
Por isso, esta foi a tarefa escolhida pelos engenheiros para realizar os primeiros testes, que usaram ferramentas de corte para fazer incisões precisas no material, puxando-o para o lado para expor as entranhas do satélite.
Os testes serviram para mostrar que o maior desafio é compensar o retardo que existe nas transmissões, causadas pelas longas distâncias envolvidas nesses consertos espaciais - no teste, o retardo foi induzido artificialmente.
A equipe agora vai trabalhar em uma forma de compensar esses retardos para ganhar ainda mais precisão nas operações.
NASA quer redefinir o significado de "aqui"
Redação do Site Inovação Tecnológica - 10/03/2012
O que exatamente significa "aqui"?[Imagem: Harvard University]
Onde é aqui?
Os pequenos aparelhos de GPS usam uma constelação de satélites artificiais em órbita da Terra para dizer exatamente em qual esquina do mundo você se encontra a cada momento.
Mas você já parou para pensar como que é que os satélites sabem onde "eles" se encontram, para poder lhe dizer com tanta precisão onde "você" se encontra?
O início da resposta está aqui embaixo, em uma rede de antenas plantadas ao redor do mundo, que servem como pontos de referência para os satélites, do tipo "você está aqui agora".
Mas isto não é tudo, porque o nível de precisão exigido coloca em questão uma definição ainda mais básica: o que exatamente significa "aqui"?
Quando trocam informações com as antenas em terra, o que os satélites da constelação GPS estão perguntando continuamente é "onde exatamente é o 'aqui' que você está me apontando?"
Geodésia
Para entender tanta insistência com detalhes, é preciso lembrar que a Terra está longe de ser algo como uma esfera rígida e imutável navegando pelo espaço: a Terra muda de formato o tempo todo.
Os continentes se movem sobre as placas tectônicas. O equilíbrio da atmosfera muda constantemente. Os oceanos vão para lá e para cá.
Tudo isto muda não apenas o formato externo da Terra, o chamado geoide, mas também o centro de massa e a orientação do planeta no espaço.
Essas modificações podem ser detectadas no campo gravitacional da Terra e na variação da sua velocidade de rotação.
"Não podemos determinar uma localização hoje e esperar que ela seja precisa o suficiente amanhã." [Imagem: Aldebaran Robotics]
"Em termos práticos, nós não podemos determinar uma localização hoje e esperar que ela seja precisa o suficiente amanhã - muito menos ainda no ano que vem," explica o Dr. Herbert Frey, membro do Projeto Geodésia da NASA.
Geodésia é a ciência que trata da medição dessas propriedades da Terra, incluindo o levantamento e a representação da forma e da superfície do planeta.
Você já deve ter ouvido falar que, sobretudo durante a Idade Média, muitos acreditavam que a Terra era plana - de fato, ainda hoje é fácil encontrar pessoas que acreditam em coisas muito estranhas.
Mas a realidade é que o homem nunca perdeu a noção da esfericidade da Terra, principalmente depois que ela foi determinada com precisão pela primeira vez por Eratóstenes, por volta do ano 240 AC - ou seja, a Geodésia não é uma ciência da "era dos GPS".
Eratóstenes descobriu que, quando o Sol estava diretamente acima do Rio Nilo, na cidade de Assuã, seus raios incidiam em um ângulo de 7,2 graus (1/50 de um círculo) no norte da cidade de Alexandria. Por triangulação, ele calculou que a circunferência da Terra era de 40.200 quilômetros, bem próximo da medição moderna, que é de 40.075,16 quilômetros.
Rede de nova geração
Apesar das sofisticadas ferramentas disponíveis hoje para os cientistas, os cálculos continuam usando as mesmas regras de geometria aplicadas por Eratóstenes.
Mas a precisão exigida hoje chega a ser irritante, sobretudo porque não são apenas os aparelhos de GPS que dependem dela.
Todas as observações da Terra feitas do espaço dependem da precisa determinação de todos os "aquis" da Terra - seja para medir o quanto cada terremoto altera a Terra, mapear as camadas de gelo, verificar o nível global dos oceanos, monitorar o efeito de secas e inundações etc.
É por isto que a NASA verificou que é já é hora de fazer um upgrade em sua rede mundial de estações terrestres e antenas.
Entre 25 e 40 estações terrestres terão que ser atualizadas ou instaladas nos próximos anos, até atingir o que a NASA chama de "rede de nova geração".
Isso, é claro, não dependerá apenas da agência espacial norte-americana. Estão envolvidas também agências da Alemanha, França, Japão e Austrália, que estão se reunindo em comitê para determinar a melhor localização das diversas estações.
Determinar onde você se encontra é algo que começa bem mais longe do que se possa imaginar. [Imagem: Sean Carrol]
Em busca de um "aqui" universal
Uma das principais modificações dessa rede de nova geração é que cada estação terá instrumentos para utilizar simultaneamente três ou quatro técnicas de geodésia para determinar cada "aqui" com uma precisão ainda não alcançada hoje.
Por exemplo, a medição da posição de cadasatélite artificial em órbita da Terra é geralmente feita com uma técnica chamada SLR (Satellite Laser Ranging), que dispara pulsos de laser em direção a cada satélite e mede o tempo que leva para a luz retornar.
Esta técnica permite também determinar com grande precisão o centro de massa da Terra, uma vez que os satélites sempre orbitam ao redor do centro de massa do planeta.
Outra forma de medir as altitudes de cada satélite é com uma técnica chamada DORIS (Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite).
A técnica DORIS utiliza o efeito Doppler, avaliando a variação de frequência de um sinal de rádio emitido por uma estação e recebido pelo satélite - medindo a variação na frequência, os engenheiros podem descobrir a distância da estação até o satélite com muita precisão.
Mas, finalmente, é necessário colocar a Terra em seu contexto, ou seja, saber onde a Terra está no espaço.
Essa espécie de "GPS para planetas" é feita pela técnica VLBI (Very Long Baseline Interferometry).
Para calcular a orientação da Terra no espaço, além de pequenas variações na sua velocidade de rotação, as estações em terra observam dezenas de quasares, estrelas pulsantes que estão longe o suficiente para servirem como pontos de referência.
Ou seja, a VLBI diz onde a Terra está no Universo, a DORIS e a SLR dizem onde os satélites estão no espaço, e o GPS diz onde você está na Terra.
Compreendeu agora a importância de responder com precisão à pergunta "O que exatamente significa aqui"?
Informática
Mundos real e virtual começam a ser conectados na Europa
Com informações da CORDIS - 10/03/2012
Para quem achava que ambientes inteligentes e cidades inteligentes eram coisas do futuro, é bom ficar ligado porque parece que o futuro já está conectado. [Imagem: ICT-Sensei]
Ambientes inteligentes
Colocar sensores e atuadores em tudo, das nossas casas e carros, até os nossos sapatos e xícaras de café pode parecer um tanto exagerado.
Mas o fato é que isso tem o potencial para tornar nossas vidas mais fáceis, mais confortáveis e mais seguras.
Imagine, por exemplo, que já se pode pedir normalmente ao celular ou ao carro para que ligue para uma pessoa, e apenas esperar que a ligação se complete - mas ainda é necessário sair pela casa apagando cada uma das lâmpadas manualmente antes de ir dormir.
Pesquisadores europeus concluíram que é hora de mesclar os mundos virtual e digital, disseminando o que eles chamam de "ambientes inteligentes" ou "inteligência ambiente".
Os resultados das suas pesquisas mostraram que a tecnologia já permite ir além dos edifícios e casas inteligentes, passar ao nível das cidades inteligentes e, eventualmente, chegar a um ambiente inteiramente conectado.
Visão holística, computacionalmente falando
A ideia é disseminar a tecnologia, mas deixá-la imperceptível, muito próxima da chamada computação ubíqua, ou seja, computadores em todos os lugares.
Para isso, contudo, é necessário desenvolver sensores e formas de comunicação entre esses sensores - as chamadas redes de sensores - que permitam que você dê à expressão "percepção holística do mundo" um sentido mais microeletrônico.
É a chamada tecnologia transparente ao usuário. Para que a tecnologia esteja presente em todos os lugares, isto é essencial, sob pena de que ela se transforme mais em obstáculo do que em auxílio.
Segundo o Dr. Laurent Hérault, do Centro de Pesquisa Leti, na França, os resultados do Projeto Sensei, que ele coordenou, já estão nas mãos de 19 empresas e laboratórios que estão trabalhando para colocar a ideia em prática.
Motoristas de uma cidade espanhola terão informações online sobre vagas de estacionamento na cidade ainda neste ano. [Imagem: CORDIS]
Unindo mundos real e virtual
O grande avanço do projeto foi desenvolver uma arquitetura que permite a incorporação plug and playde um novo sensor, atuador ou interface em uma rede.
Isto permite o estabelecimento de uma ponte entre o mundo real e o mundo virtual rumo a uma futuraInternet das Coisas, onde tudo ficará conectado com tudo.
"Você poderá perguntar, por exemplo, 'Qual é temperatura agora em Brasília?' O sistema irá decodificar a informação semântica, acessar a rede, encontrar a rede de sensores do tempo em Brasília e retornar uma resposta prontamente," diz o Dr. Hérault.
E isto não é mais coisa de laboratório.
Cidades inteligentes
De posse dos resultados do projeto Sensei, uma rede de 12.000 sensores está sendo instalada na cidade de Santander, na Espanha.
Os sensores do chamado Projeto SmartSantander, serão utilizados para monitorar vagas de estacionamento e enviar as informações para os motoristas pelo celular ou pela internet.
Redes de sensores e atuadores estão sendo instaladas também para permitir o controle inteligente da iluminação pública, diminuindo a intensidade das lâmpadas quando não houver ninguém na rua.
"O SmartSantander vai trazer benefícios reais para os cidadãos nos próximos meses, e também servirá como uma plataforma de testes para que os pesquisadores conduzam novos experimentos," diz o pesquisador.
Outro projeto, chamado OutSmart, é mais amplo, e está levando a tecnologia de sensores distribuídos para Berlim (Alemanha), Birmingham (Reino Unido), Aarhus (Dinamarca) e Trento (Itália).
Hoje praticamente não se vê tecnologia nas próprias casas porque elas ainda não existem. Logo existirão, mas deverão continuar invisíveis. [Imagem: CORDIS]
Em Aarhus, o foco principal será na coleta de dados sobre a infraestrutura de fornecimento de água e esgoto à população, controlando o sistema de forma autônoma - no inverno é comum a ocorrência de interrupções no serviço pelo congelamento.
Em Trento, o foco também está na água, mas para o gerenciamento de sua utilização nas áreas montanhosas, onde ela deve ser dirigida para o consumo ou para a geração de eletricidade, dependendo da demanda.
Em Berlim, parceiros industriais do já terminado Projeto Sensei estão trabalhando no desenvolvimento de cestas de lixo inteligentes, capazes de alertar quando estão cheias, chamando o caminhão de lixo, ou evitando que os lixeiros tenham que parar onde não há nada para ser recolhido.
Em Birmingham, a infraestrutura de transportes, incluindo bondes, ônibus, estradas, ciclovias e calçadas serão otimizadas, permitindo que as pessoas economizem tempo e dinheiro explorando as melhores rotas e compartilhando os diversos tipos de meios de transporte.
Futuro plugado
Enquanto isso, várias empresas, incluindo Ericsson, SAP, Thales, NEC, Telenor e Telefônica, planejam integrar os ambientes inteligentes em futuros planos comerciais.
A Ericsson, por exemplo, está instalando uma rede de sensores para monitorar o meio ambiente no sistema de transporte de Belgrado, na Sérvia.
Ou seja, para quem achava que ambientes inteligentes e cidades inteligentes eram coisas do futuro, é bom ficar ligado porque parece que o futuro já está conectado.
Nanotecnologia
Impressora 3D alcança nano-precisão
Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/03/2012
Nanocarro de corrida, impresso na nova impressora 3D por litografia de dois fótons - o nanocarro mede 285 micrômetros.[Imagem: TUWien]
Nano-qualquer coisa
A impressão de objetos 3-Dpromete mudar a feição do setor industrial, com a chamadafabricação aditiva, além de permitir que cada pessoa tenha sua própria fábrica doméstica.
Se a capacidade dessas impressoras 3-D já era suficiente para a maioria dos casos, como na geração de protótipos e modelos, agora ela ficou ainda melhor, atingindo uma precisão na faixa dos nanômetros.
Engenheiros da Universidade de Tecnologia de Viena, na Áustria, construíram a primeira impressora 3-D com resolução nanométrica, abrindo caminho para seu uso também na fabricação de MEMS e nanomáquinas.
Usando uma tecnologia chamada litografia de dois fótons, a impressora atingiu uma precisão tal que permite seu uso para a fabricação de peças para a Medicina.
3-D de alta velocidade
A impressora de alta resolução constrói os objetos usando uma resina líquida, que é endurecida nos pontos precisos por um feixe de laser altamente focalizado. O ponto focal do laser é guiado ao longo da resina por espelhos móveis.
A resolução é tão elevada que torna-se possível a construção de peças de alta complexidade que não são maiores do que um grão de areia.
A nova impressora 3-D também é muito rápida: "Até agora, a técnica usada era muito lenta. Costuma-se medir a velocidade de impressão em milímetros por segundo. Nosso equipamento pode fazer cinco metros em um segundo," garante o professor Jurgen Stampfl.
Ponte da Torre de Londres, medindo 90 micrômetros. [Imagem: TUWien]
Resina fotoativada
E não se trata apenas de uma maravilha mecânica: a chamada técnica da litografia de dois fótons exigiu o desenvolvimento de uma resina especial.
"A resina contém moléculas que são ativadas pelo laser. Elas induzem uma reação em cadeia em outros componentes da resina, os monômeros, e os solidificam," conta Jan Torgersen, que ajudou a criar o aparelho.
Essas chamadas moléculas iniciadoras somente são ativadas se absorverem dois fótons do laser de uma vez - daí o nome da técnica. E isso só acontece no centro do feixe de laser, onde a intensidade é maior, garantindo uma precisão sem precedentes.
Isto também permite a criação de material sólido em qualquer parte da resina líquida, e não apenas na última camada depositada. Assim, a última camada aplicada não precisa ser preparada para a aplicação da próxima, o que ajuda a acelerar o processo.
Versão miniaturizada da Catedral de Santo Estêvão, em Viena. [Imagem: TUWien]
Nanomedicina
Os cientistas austríacos agora estão trabalhando em resinas biocompatíveis, para aplicações biomédicas.
Essas resinas poderão ser usadas para criar estruturas de suporte, os chamados andaimes ou matrizes extracelulares, nos quais células vivas poderão se agarrar e crescer, facilitando a criação de tecidos biológicos artificiais.
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O sábio basta a si mesmo