Materiais e Estruturas Inteligentes

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAZONAS - UEA 
ENGENHARIA DE MATERIAIS 
Tópicos Especiais em Materiais I 
 Professor: João Carlos Paiva da Silva 
 
Aluno: Guilherme dos Santos Moreira; matricula: 1315260009 
Avaliação – Atividade 1 
a) Materiais e estruturas inteligentes: conceitos processos, tipos e 
aplicações 
 
 
1) O QUE SÃO OS MATERIAIS INTELIGENTES? 
 
R= Os smart materials são aqueles manipulados para responder de forma controlável e 
reversível — modificando alguma de suas propriedades — a estímulos externos, como pode 
ser uma determinada tensão mecânica ou certa temperatura, entre outros. Por sua capacidade de 
resposta, os smart materials também são conhecidos como responsive materials — traduzido 
normalmente como materiais "ativos", talvez seria mais exato dizer "reativos". 
 
2) EXEMPLO DE MATERIAIS INTELIGENTES 
 
R= Roupa esportiva com válvulas de ventilação que reagem à temperatura e à umidade, 
abrindo-se quando o usuário começa a suar e fechando-se quando o corpo se esfria, de edifícios 
que se adaptam às condições atmosféricas como vento, calor ou chuva, ou de medicamentos que 
são liberados no sangue ao ser detectada alguma infecção viral. 
 
3) TIPOS DE MATERIAIS INTELIGENTES 
 
R= Existem atualmente diferentes tipos de materiais inteligentes e diariamente — graças 
ao investimento em PDI — Pesquisa Desenvolvimento e Inovação em vários pais surgem novos. 
Entre eles, cabe destacar os seguintes: 
 
 4) Materiais piezoelétricos 
 
R= Podem converter a energia mecânica em elétrica e vice-versa. Por exemplo, mudam de forma 
com um impulso elétrico ou produzem uma carga elétrica como resposta a um esforço mecânico 
aplicado. 
 
 5) Materiais com memória de forma 
 
R= Possuem a capacidade de mudar de forma, inclusive de retornar à forma original, ao serem 
expostos a uma fonte de calor, entre outros estímulos. 
 
 6) Materiais cromoativos 
 
R= Mudam de cor ao serem submetidos, por exemplo, a uma determinada variação de 
temperatura, luz, pressão, etc. Hoje em dia são utilizados em setores como o ótico, entre outros. 
 
 7) Materiais magnetorreológicos 
 
R= Modificam suas propriedades na presença de um campo magnético. Atualmente, são 
utilizados, por exemplo, em amortecedores para evitar vibrações sísmicas em pontes ou arranha-
céus. 
 8) Materiais fotoativos 
 
R= Há vários tipos: os eletroluminescentes emitem luz quando recebem impulsos elétricos; os 
fluorescentes devolvem a luz com maior intensidade; e os fosforescentes são capazes de emitir 
luz após cessar a fonte inicial. 
 
 9) APLICAÇÕES DE MATERIAIS INTELIGENTES 
 
R= A ciência dos materiais é uma fonte constante de notícias sobre novas descobertas de novas 
aplicações para os materiais inteligentes que poderão revolucionar o nosso futuro. 
 
 10) Tela de aranha sintética. 
 
R= Este material, além de ser cinco vezes mais forte do que o aço, também possui uma grande 
elasticidade. Seus possíveis usos são, entre outros: Roupa à prova de balas, pele artificial para 
pessoas com queimaduras ou adesivos resistentes à água. 
 
 11) Shrilk. 
 
R= Seu componente principal é a quitina, um carboidrato que se encontra na carapaça do kril. 
Foi criado por pesquisadores da Universidade de Harvard e está considerado o substituto ideal do 
plástico — pois seu tempo de decomposição é de tão só duas semanas e, além disso, funciona 
como estimulante para o crescimento das plantas. 
 
 12) Grafeno. 
 
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, etc. Tudo isto é possível graças às suas múltiplas 
propriedades. 
 
 13) Metamateriais. 
 
R= São fabricados em laboratório com propriedades físicas insólitas que não são encontradas na 
natureza e são objeto de pesquisa em campos como o militar, na ótica ou na telefonia. Podem, por 
exemplo, curvar as ondas eletromagnéticas da luz criando índices de refração negativos. 
 
 14) XPL. 
 
R= É um polímero baseado no silicone que se adere à derme como uma segunda pele. Criada por 
cientistas do Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT), replica a aparência de uma pele 
jovem e saudável, rejuvenescendo o aspecto do seu portador. 
 
 15) Há outros materiais que foram manchete nos últimos anos. 
R= Entre eles, cabe citar o estaneno, que poderia ser o supercondensador do futuro; 
o siliceno, que muitas pessoas comparam com o grafeno; o dióxido de vanádio, cuja capacidade 
para transmitir eletricidade sem emitir calor promete revolucionar a eletrônica; ou o cimento 
termocrômico e o concreto autorreparável, destinados a aumentar a eficiência energética das 
moradias e a vida útil das construções, respectivamente. 
https://www.iberdrola.com/inovacao/baterias-de-carro-eletrico
https://www.iberdrola.com/meio-ambiente/que-e-energia-solar-fotovoltaica
https://www.iberdrola.com/meio-ambiente/que-e-energia-solar-fotovoltaica
 
 16) Uma das áreas de pesquisa onde a ciência dos materiais avançou mais nos últimos 
anos. 
 
R= Foi no desenvolvimento de novos materiais para seu uso na impressão 3D, que se utiliza 
em setores tão variados como o design, medicina, arquitetura ou alimentação. Os mais utilizados 
são os termoplásticos, especialmente o ácido polilático (PLA) e o acrilonitrilo-butadieno-estireno 
(ABS), que se utilizam em carcaças de celulares, brinquedos ou carrocerias de carros. Da mesma 
forma, também estão começando a ser impressos materiais inteligentes graças às impressoras 4D. 
 
 17) SMART TEXTILES 
 
R= São produtos constituídos basicamente por fibras/filamentos que podem ainda ser organizados 
de várias formas (fios ou estruturas têxteis), podendo dar origem tanto a produtos bidimensionais 
como tridimensionais. Após a construção das estruturas têxteis, é ainda possível, através de 
processos de acabamentos, implementar propriedades complementares, como por exemplo 
hidrofilidade, hidrofobicidade, antimicrobiana, anti-UV, permeabilidade seletiva, autolimpante 
entre outras. A aplicação de Smart Textiles permite combinar estas estruturas têxteis com 
propriedades tradicionais obtendo produtos multifuncionais avançados (Tao, 2001, Tao and 
Institute, 2005, Van Langenhove and Hertleer, 2004). 
 
 18) As funções fundamentais que podem ser encontradas em um Smart Textile 
são: 
R= Sensorização - O material captura um estímulo que teve origem no meio envolvente e o 
substrato têxtil (fibra/fio) deverá ter a capacidade de recolher e transmitir a informação detectada. 
Processamento de dados - Essa função é facultativa e apenas necessária se o material for ativo, 
sendo para isto necessário a integração de componentes eletrônicos. Apenas com materiais têxteis 
não é ainda possível fazer processamento de dados. 
Atuação - A função principal de um atuador é responder ao impulso que é captado pelo sensor. 
Um atuador realiza uma atividade, provoca uma resposta, move elementos, liberta substâncias, 
produz um impulso sonoro. Um exemplo são os materiais com memória de forma que mudam a 
sua estrutura em função da temperatura. 
Armazenamento - O armazenamento de energia é uma função que pode ser essencial para 
as funções anteriores se abastecidas com energia. Muitas investigações têm sido realizadas 
neste campo, existindo já soluções que produzem energia a partir do calor corporal, pela ação 
mecânica das roupas ou ainda por radiações solares. 
Comunicação - A comunicação entre as várias funções de um Smart Textile pode ocorrer a 
vários níveis, entre o utilizador e o produto têxtil e também no sentido inverso. 
 
 19) O que não deve ser confundido com um SmartTextile 
 
R= Existem no mercado aplicações de têxteis técnicos que podem ser facilmente confundidas 
com smart textiles. O exemplo mais conhecido é a membrana GORETEX© (Goretex, 2012). Esta 
membrana foi desenvolvida há aproximadamente 20 anos e trata-se de um material que apresenta 
a função de respiração seletiva, pois permite que o vapor de água (em forma de suor) passe para 
o exterior, impossibilitando, no entanto, a passagem de água no sentido contrário (por exemplo 
água da chuva). A razão para não considerar este produto como smart textile está relacionada com 
a definição, pois as propriedades deste material não se alteram por influência do meio exterior. A 
respirabilidade destas membranas é uma função estática, o que as define como materiais 
funcionais. 
 
 
 
 
https://www.iberdrola.com/inovacao/que-e-a-impressao-4d