Seminário CM1

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATRO GROSSO DO SUL 
ENGENHARIA DE PRODUÇÃO 
 
 
 
GABRIEL DE ANDRADE PIZZO 
JOÃO AUGUSTO DE ALMEIDA QUEIROZ 
JOÃO VITOR SANCHEZ MARTINS 
PAULO HENRIQUE SOARES DO NASCIMENTO 
 
 
 
 
MATERIAIS INTELIGENTES E SUAS APLICAÇÕES: ESTUDO DE CASO SOBRE 
A EMPRESA VERGRAF 
 
 
 
 
 
TRÊS LAGOAS 
2024 
 
GABRIEL DE ANDRADE PIZZO 
JOÃO AUGUSTO DE ALMEIDA QUEIROZ 
JOÃO VITOR SANCHEZ MARTINS 
PAULO HENRIQUE SOARES DO NASCIMENTO 
 
 
 
MATERIAIS INTELIGENTES E SUAS APLICAÇÕES: ESTUDO DE CASO SOBRE 
A EMPRESA VERGRAF 
 
 
 
 
 
Trabalho da disciplina Ciências dos Materiais 
1 do curso de Engenharia de Produção da 
Universidade Federal de Mato Grosso do Sul 
 
Orientador: Profº Dr Rubens Ribeiro 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TRÊS LAGOAS 
2024 
 
1. INTRODUÇÃO 
Os materiais inteligentes, também conhecidos como materiais responsivos, 
representam uma das áreas mais inovadoras e promissoras da ciência dos materiais. 
Estes materiais possuem a capacidade única de alterar suas propriedades de forma 
controlada e reversível em resposta a estímulos externos como temperatura, luz, 
umidade, pH, campos elétricos ou magnéticos. Esta característica os torna ideais para 
uma vasta gama de aplicações industriais, oferecendo soluções técnicas avançadas 
e eficientes. 
A empresa Vergraf, está na vanguarda da utilização desses materiais, destacando-se 
especialmente pelo desenvolvimento do vergalhão polimérico reforçado com fibras de 
vidro e grafeno. Este produto combina alta resistência, leveza e durabilidade, 
características que superam as dos vergalhões tradicionais de aço, além de promover 
uma abordagem sustentável na construção civil. 
Neste estudo de caso, exploraremos os diferentes tipos de materiais inteligentes e 
suas aplicações, com ênfase no vergalhão polimérico da Vergraf. 
Analisaremos as propriedades e vantagens desse material inovador e discutiremos 
como ele está transformando o setor da construção civil, trazendo benefícios 
significativos em termos de eficiência, sustentabilidade e desempenho estrutural. 
2. TIPO DE MATERIAIS INTELIGENTES E SUAS APLICAÇÕES 
2.1. METAMATERIAIS 
São fabricados em laboratório com propriedades físicas insólitas que não são 
encontradas na natureza. Eles são objeto de pesquisa em campos como o militar, 
ótica e telefonia. Por exemplo, podem curvar ondas eletromagnéticas da luz criando 
índices de refração negativos. 
2.2. POLÍMEROS COM MEMÓRIA DE FORMA (SMPs) 
Os SMPs possuem estruturas moleculares que apresentam propriedades de memória 
e forma. Quando aquecidos acima de uma temperatura crítica (e.g., temperatura de 
transição vítrea), sofrem deformações e podem tomar novas formas mesmo ao serem 
resfriados. 
Eles manterão essa nova forma até serem aquecidos novamente, onde retornarão ao 
formato original. 
 
Aplicações: Dispositivos Médicos: Stents cardíacos são inseridos 
em estado comprimido e, ao atingir a temperatura 
corporal, expandem-se para manter as artérias abertas, 
facilitando o fluxo sanguíneo. 
Engenharia Aeroespacial: Componentes de 
aeronaves, como flaps de asas, que mudam de forma 
para melhorar a aerodinâmica durante diferentes fases 
do voo, aumentando a eficiência do combustível. 
2.3. LIGAS COM MEMÓRIA DE FORMA (SMAs) 
São metais que podem retornar à sua forma original após deformação quando 
aquecidos. A liga mais comum é o Nitinol (níquel-titânio). 
A capacidade de recuperação de forma é devido à transformação de fase entre 
martensita e austenita. Quando a liga é deformada na fase martensítica, retorna à sua 
forma original ao ser aquecida para a fase austenítica. 
Aplicações: Atuadores em Robótica: Criam movimento em robôs 
através da recuperação de forma, permitindo 
movimentos precisos e controlados. 
Dispositivos Ortopédicos: Fios e placas ortopédicas 
que, após serem moldados para se ajustar ao osso 
durante a cirurgia, retornam à sua forma original para 
fixação segura. 
2.4. MATERIAIS PIEZOELÉTRICOS 
Geram uma carga elétrica quando submetidos a uma tensão mecânica e podem 
também deformar-se quando aplicados campos elétricos. 
Cristais como o quartzo e cerâmicas como o PZT (titanato zirconato de chumbo) 
possuem uma estrutura cristalina que, ao ser deformada, causa um deslocamento de 
cargas elétricas, gerando uma voltagem. 
Aplicações: Sensores: Utilizados em sensores de pressão, 
microfones e acelerômetros para medir mudanças 
mecânicas. 
 
Atuadores: Em dispositivos de precisão, como injetores 
de tinta para impressoras, onde pequenas deformações 
controladas criam gotas de tinta precisas. 
 
 
2.5. MATERIAIS TERMOCRÔMICOS E FOTOCRÔMICOS 
Alteram a cor em resposta à temperatura (termocrômicos) ou luz (fotocrômicos). 
Contém moléculas que alteram sua estrutura eletrônica em resposta a mudanças de 
temperatura ou exposição à luz, alterando a absorção de luz e, consequentemente, a 
cor. 
Aplicações: Vidros Termocrômicos: Em janelas de edifícios que 
ajustam a transmissão de luz e calor, reduzindo custos 
de aquecimento e resfriamento. 
Lentes Fotocrômicas: Óculos que escurecem sob luz 
solar intensa, protegendo os olhos sem a necessidade de 
trocar as lentes. 
2.6. MATERIAIS MAGNETOESTRITIVOS 
Mudam de forma em resposta a um campo magnético. 
Por exemplo, materiais como a Terfenol-D possuem uma estrutura cristalina que se 
distorce quando submetida a um campo magnético, alterando suas dimensões. 
Aplicações: Sistemas de Suspensão Ativa: Em veículos, ajustam a 
rigidez da suspensão em resposta às condições da estrada, 
melhorando conforto e segurança. 
Transdutores Ultrassônicos: Utilizados em 
equipamentos de imagem médica e inspeção industrial 
para gerar e detectar ondas ultrassônicas. 
 
 
 
 
 
 
 
2.6. HIDROGÉIS 
Polímeros que podem absorver grandes quantidades de água e inchar, mantendo uma 
estrutura tridimensional. 
Formados por redes de polímeros hidrofílicos que absorvem água e incham. A 
absorção ocorre devido à presença de grupos funcionais polares na estrutura do 
polímero. 
Aplicações: Liberação Controlada de Medicamentos: Hidrogéis são 
carregados com medicamentos e implantados no corpo, 
onde incham e liberam o medicamento de forma 
controlada ao longo do tempo. 
Engenharia de Tecidos: Matrizes para crescimento de 
células em bioengenharia, proporcionando um ambiente 
adequado para a regeneração de tecidos. 
 
 
2.7. GRAFENO: PROPRIEDADES E APLICAÇÕES 
O grafeno é um dos materiais mais promissores e versáteis descobertos 
recentemente, sendo um dos mais inteligentes. Seus usos possíveis são quase 
ilimitados: baterias com mais autonomia, células solares fotovoltaicas mais baratas, 
computadores mais rápidos, dispositivos eletrônicos flexíveis, edifícios mais 
resistentes, membros biônicos, entre outros. Tudo isto é possível graças às suas 
múltiplas propriedades. 
Principais Propriedades 
do Grafeno: 
 
Alta condutividade elétrica: O grafeno conduz 
eletricidade de maneira extremamente eficiente, 
superando os metais convencionais. 
Alta condutividade térmica: Ele também é um 
excelente condutor de calor. 
Extrema resistência mecânica: É um dos materiais 
mais fortes conhecidos, sendo cerca de 200 vezes mais 
resistente que o aço. 
Flexibilidade: O grafeno é altamente flexível, 
permitindo a criação de dispositivos eletrônicos 
dobráveis e esticáveis. 
 
Transparência: Apesar de sua resistência, o grafeno é 
quase totalmente transparente, absorvendo apenas 2% 
da luz. 
A imagem a seguir demonstra outros usos do grafeno e seus benefícios aos mais 
diversificados setores da sociedade. 
 
Imagem retirada em: https://www.iberdrola.com/inovacao/materiais-inteligentes-aplicacoes-exemplos 
Em relação aos benefícios acima citados, o próximo tópico conterá o estudo de caso 
sobre a empresa Vergraf, uma empresa brasileira pioneira na utilização dos materiais 
inteligentes de forma sustentável e rentável. 
3. VERGRAF EO VERGALHÃO POLIMÉRICO 
3.1 Descrição Vergalhão Polimérico 
O vergalhão polimérico da Vergraf é um material compósito que combina polímeros 
reforçados com fibras de vidro e grafeno. Esta combinação resulta em um material 
com propriedades mecânicas superiores e vantagens significativas sobre os 
vergalhões tradicionais de aço. 
A incorporação de fibras de vidro proporciona resistência e rigidez, enquanto o 
grafeno, um material conhecido por suas propriedades excepcionais de resistência e 
leveza, aumenta ainda mais a durabilidade e a resistência do compósito. 
 
A nanotecnologia utilizada no processo de fabricação garante uma distribuição 
uniforme das fibras e do grafeno, maximizando a eficiência do material. 
Aplicações: Construção Civil: Ideal para uso em paredes de concreto, 
infraestrutura, calçadas, artefatos de cimento, radier, muros, vergas e 
contra-vergas, vigas de amarração (cintas), capas de lajes (armaduras 
de distribuição) e pisos industriais, residenciais e comerciais. 
Infraestrutura: Devido à sua resistência à corrosão e produtos 
químicos, o vergalhão polimérico é especialmente adequado para 
ambientes agressivos onde o aço tradicional falha. 
Logística e Instalação: Seu menor peso reduz significativamente o 
esforço de movimentação e o custo de logística, além de eliminar a 
necessidade de guindastes em muitas aplicações. 
 
Vantagens: Resistência Superior: Mais forte que o aço, proporciona maior 
durabilidade às estruturas. 
Leveza: Consideravelmente mais leve que o aço, facilita o transporte 
e a instalação. 
Resistência à Corrosão: Não se degrada em ambientes corrosivos, 
aumentando a vida útil das construções. 
Baixa Condutividade Térmica e Elétrica: Propriedades que 
conferem segurança e eficiência energética. 
Sustentabilidade: Menos invasivo à natureza, contribuindo para 
construções mais sustentáveis. 
A produção de vergalhões poliméricos reforçados com grafeno e fibras de vidro reduz 
a dependência de recursos naturais não renováveis e minimiza as emissões de 
carbono associadas à fabricação de aço. 
4. Conclusão 
Os materiais inteligentes representam um avanço significativo na ciência dos 
materiais, oferecendo soluções inovadoras e eficientes para desafios tecnológicos e 
industriais. Sua capacidade de responder a estímulos externos de maneira controlada 
e reversível possibilita aplicações em diversos campos, desde a medicina até a 
engenharia aeroespacial, passando pela eletrônica e construção. 
 
O contínuo desenvolvimento desses materiais promete transformar ainda mais a 
indústria, proporcionando produtos e sistemas mais avançados e eficientes. 
 
A inovação da Vergraf com o vergalhão polimérico é um exemplo prático e atual de 
como esses materiais inteligentes estão sendo aplicados na indústria da construção 
civil, trazendo benefícios em termos de resistência e leveza, sendo especial motivo de 
orgulho por se tratar de um produto brasileiro. 
 
5. Referências Bibliográficas 
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https://revistaconstrusul.com.br/o-vergalhao-vergraf-e-composto-por-reforco-de-
fibras-de-vidro-e-grafeno-originando-um-produto-com-alta-resistencia-e-
durabilidade/#:~:text=A%20Vergraf%2C%20empresa%20100%25%20brasileira,a%
C3%A7o%2C%20trazendo%20qualidade%20e%20sustentabilidade 
https://www.iberdrola.com/inovacao/materiais-inteligentes-aplicacoes-exemplos