MOTOR DE PANO

Nanotecido substitui cobre em motores elétricos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 28/04/2015

O motor elétrico de tecido de nanotubos tem uma potência de 40 W, gira a 15.000 rpm e tem uma eficiência de quase 70%. [Imagem: LUT]

Motor de pano

Engenheiros finlandeses construíram o primeiro motor elétrico do mundo feito de "pano".

O material têxtil foi tecido com fios de nanotubos de carbono.

Esse tecido de nanotubos, que conduzem eletricidade com grande eficiência, substitui os fios de cobre usados habitualmente nos enrolamentos dos motores elétricos.

O protótipo tem uma potência de 40 W, gira a 15.000 rpm e tem uma eficiência de quase 70%.

Se as fibras de nanotubos de carbono puderem ser produzidas em larga escala, esta nova tecnologia poderá revolucionar toda a indústria, melhorando o desempenho e a eficiência energética de uma grande gama de equipamentos elétricos.

Redução das perdas elétricas

"Se mantivermos inalterados os parâmetros de projeto dos motores elétricos, e apenas substituirmos o cobre pelos tecidos de fios de nanotubos, é possível reduzir as perdas nos enrolamentos para a metade do que ocorre hoje," disse o professor Juha Pyrhönen, da Universidade de Tecnologia de Lappeenranta, na Finlândia.

"Os fios de nanotubos de carbono são significativamente mais leves do que o cobre, de modo que as dimensões e massas [dos motores] podem ser reduzidas. Além disso, os motores poderiam ser usados em temperaturas significativamente mais elevadas do que os atuais," completou Pyrhönen.

Detalhe da fita de nanotubos usada para fazer o enrolamento do motor. [Imagem: LUT]

Apesar da excelente condutividade elétrica do cobre, uma grande parte das perdas elétricas ocorre justamente nos enrolamentos dos motores. Os fios de nanotubos de carbono ainda não têm um limite superior definido de condutividade - valores de até 100 MS/m (mega-siemens por metro) já foram medidos.

Tecidos de nanotubos

O "motor elétrico de pano" utiliza fios de nanotubos de carbono fiados e convertidos em uma fita pela empresa nipo-holandesa Teijin Aramid, que desenvolveu a tecnologia de fiação em colaboração com a Universidade de Rice, nos EUA:

• Fibras de nanotubos de carbono aproximam-se da fabricação comercial

As aplicações industriais do novo material ainda estão dando os primeiros passos.

Para que elas decolem de fato será necessário ampliar a capacidade de produção dos tecidos de nanotubos e melhorar o desempenho dos fios de nanotubos.

Microfone de papel ajuda a recarregar o celular

Com informações da New Scientist - 23/04/2015

[Imagem: Xing Fan et al./ACS Nano]

Microfone gerador

Gritar com a bateria do seu celular quando ela ameaçar lhe deixar na mão logo poderá ajudar a, pelo menos, diminuir o problema.

Pesquisadores desenvolveram um microfone do tamanho de um selo postal que captura energia acústica e gera eletricidade, que pode então ser usada para recarregar uma bateria.

Mas a ideia não é que você fique gritando ao celular - ainda que algumas pessoas já façam isso normalmente - mas capturar o som ambiente para recarregar a bateria continuamente.

Xing Fan, do Instituto de Tecnologia da Geórgia, nos Estados Unidos, criou o microfone a partir de um pequeno pedaço de papel.

Ele usou um laser para traçar uma matriz de furos microscópicos no papel. Um dos lados foi revestido com cobre e posto sobre uma folha de igual tamanho de Teflon. Finalmente, as duas folhas foram unidas pelas laterais, para que não se separem.

Gerador acústico

As ondas sonoras fazem com que as duas folhas vibrem de modo diferente, levando-as a se tocar e se separar continuamente. Isso gera uma carga elétrica, da mesma forma que acontece quando você esfrega um balão em seu cabelo. Essa carga elétrica pode então ser encaminhada para uma finalidade útil.

• O que gera a eletricidade estática?

A carga elétrica também pode ser convertida em uma vasta gama de frequências sonoras, permitindo que os sons iniciais sejam amplificados.

A quantidade de energia gerada pelo microfone depende do seu tamanho, mas fica ao redor de 121 miliwatts por metro quadrado.

"Ele pode ser fabricado em qualquer tamanho que você queira," disse o professor Zhong Wang, coordenador da equipe, que já havia criado um gerador triboelétrico que captura eletricidade estática.

Mas ele admite que um microfone do tamanho de um selo instalado em um celular só seria capaz de ajudar a manter a carga da bateria, e não carregá-la totalmente.

Bibliografia:

Ultrathin, Rollable, Paper-Based Triboelectric Nanogenerator for Acoustic Energy Harvesting and Self-Powered Sound Recording
Xing Fan, Jun Chen, Jin Yang, Peng Bai, Zhaoling Li, Zhong Lin Wang
ACS Nano
Vol.: Article ASAP
DOI: 10.1021/acsnano.5b00618

NORUEGA VAI ACABAR COM AS TRANSMISSÕES DE RÁDIO FM

Noruega será primeiro país a acabar com rádio FM

BBC
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Transição para rádio digital gerará economia de US$25 milhões por ano, segundo governo

Sob os olhares de outras nações, a Noruega se tornará, em 11 de janeiro de 2017, o primeiro país do mundo a tirar do ar o sinal FM.

Segundo o governo, hoje, a Noruega tem 22 estações nacionais de rádio digital e ainda há espaço para outras 20.

No entanto, só restam cinco estações nacionais de rádio FM neste país de 5 milhões de habitantes.

O serviço público de radiodifusão norueguês, o NRK, desligará seu sinal FM antes da concorrência.

Mas este processo não será repentino: o sinal sairá do ar região por região, a partir de janeiro de 2017.

Economia

O ministério da Cultura norueguês estima que a digitalização das emissoras nacionais de rádio gerará uma economia anual de cerca de US$ 25 milhões (aproximadamente R$ 75 milhões).

"O custo de transmissão de rádio nacional pela rede FM é oito vezes maior que pela rede de Retransmissão Digital de Áudio", disse o ministério em um comunicado.

Isso se deve em parte pelo menor consumo de energia da transmissão digital.

A ministra da Cultura, Thorhild Widvey, elenca outras vantagens.

"Os ouvintes terão acesso a um conteúdo de rádio mais diverso e plural e desfrutarão de uma maior qualidade de áudio, além de novas funcionalidades", disse ela recentemente.

Segundo Widvey, a digitalização também melhorará o sistema de resposta diante de emergências, já que a rádio digital é menos vulnerável a condições de clima extremas.

Iniciativa na Noruega servirá de teste para a indústria global de rádio

Indústria

Vários outros países da Europa e do sul da Ásia também avaliam uma transição para a rádio digital.

Segundo o analista britânico James Cridland, o momento do desligamento do sinal FM na Noruega será um "momento de apreensão" para a indústria de rádio global.

"Espero que os noruegueses tenham feito o suficiente para reter a audiência e para garantir que aqueles que não tenham feito a transição para o digital o façam logo", disse.

"Quem escuta rádio pode decidir, em vez disso, passar a ouvir sua coleção de músicas ou os serviços de streaming. Se a mudança prejudicar a audiência, pode ser que outros países fiquem menos dispostos a também desligar seu sinal FM e AM."

Eletrônica

Câmera digital funciona sem gastar energia

Redação do Site Inovação Tecnológica - 16/04/2015

Este é o sensor CCD customizado, que captura imagens em um ciclo e gera eletricidade em outro. [Imagem: Computer Vision Laboratory/Columbia Engineering]

Sensor híbrido

Engenheiros usaram componentes comuns encontrados em câmeras digitais para criar uma filmadora totalmente auto-alimentada - ela mesma gera a energia necessária ao seu funcionamento.

O protótipo produz uma imagem a cada segundo, por tempo indeterminado, bastando que a cena esteja razoavelmente iluminada - ela funciona mesmo em ambientes internos.

Isto é possível porque cada pixel da câmera não apenas detecta e mede a luz incidente que irá formar a imagem, como também converte essa luz incidente em energia elétrica.

"Uma câmera que pode funcionar como um dispositivo desplugado para sempre - sem qualquer fonte de alimentação externa - será incrivelmente útil. Esperamos que as imagens digitais viabilizem muitos campos emergentes, incluindo dispositivos portáteis, redes de sensores, ambientes inteligentes, a medicina personalizada, bem como a Internet das Coisas," disse o professor Shree Nayar, da Universidade de Colúmbia, nos Estados Unidos.

Câmera e painel solar

Embora as câmeras digitais e os painéis solares tenham finalidades distintas - os sensores CCD das câmeras medem a luz, enquanto as células solares convertem a luz em energia - ambos são construídos essencialmente com os mesmos componentes.

Para captar a imagem de uma cena, cada pixel de uma câmera tem um fotodiodo, que produz uma corrente elétrica quando exposto à luz. O fotodiodo capta a luz, mede sua intensidade e passa a informação para que o circuito da máquina construa a imagem.

Uma célula solar é também um fotodiodo que faz o mesmo trabalho de converter a luz incidente em energia elétrica, só que, em vez de enviar a informação para compor uma imagem, simplesmente disponibiliza a corrente para uso externo.

Protótipo da câmera, capaz de fazer imagens razoáveis com seu sensor experimental de 1.200 pixels. [Imagem: Computer Vision Laboratory/Columbia Engineering]

Em outras palavras, o fotodiodo do pixel da câmara é usado no modo fotocondutor, enquanto o fotodiodo da célula solar é utilizado no modelo fotovoltaico.

O que Nayar e seus colegas fizeram foi construir um circuito que alterna o funcionamento dos fotodiodos entre o modo fotovoltaico e o modo fotocondutor. Em um ciclo os pixels são usados para captar a imagem; no ciclo seguinte eles geram energia, e assim sucessivamente, fazendo com que a câmera capture imagens continuamente, gerando sua própria energia.

Câmera eterna

O protótipo, construído com componentes disponíveis comercialmente, possui um sensor de imagem com apenas 30x40 pixels, suficientes para fazer imagens reconhecíveis de uma pessoa.

Quando a câmera não está sendo utilizada para captar imagens, ela pode ser ajustada para gerar energia para outros dispositivos - para recarregar um celular ou um relógio, por exemplo.

"Acreditamos que nossos resultados são um passo significativo rumo ao desenvolvimento de uma geração inteiramente nova de câmeras que podem funcionar por um longo período - idealmente, para sempre - sem serem alimentadas externamente," finalizou Nayar.

Informática

Programas mais eficientes economizam bateria

Com informações da Cordis - 09/04/2015

Transparência Energética

Quando se fala em economizar baterias dos notebooks, tablets e celulares, o foco até agora tem sido o hardware - fazer componentes que gastem menos energia.

Mas o hardware é apenas uma parte da história - e, talvez, até mesmo a parte menor.

Mesmo com os hardwares seguidamente otimizados disponíveis hoje, grande parte do potencial de economia de energia continua sendo desperdiçado por programas ineficientes, que consomem recursos importantes que poderiam ser poupados.

Isto é o que demonstrou um projeto financiado pela União Europeia, chamado ENTRA, que tem como sobrenome "Transparência Energética em Sistemas Integrados" e que reuniu pesquisadores de várias instituições e vários países.

Semântica e energia

A equipe criou um software que analisa a semântica da programação dos aplicativos e aponta aos programadores quanta energia será consumida por cada rotina que eles estão escrevendo.

A ferramenta funciona juntamente com o programa em desenvolvimento e, por meio da análise do código e da modelagem do consumo de energia, mostra o quanto cada porção do código que vai sendo escrita irá custar em termos de uso de energia do aparelho.

Em vez de ter que terminar o programa e instalá-lo em uma máquina para saber o quanto ele consome de bateria, o programador vai acompanhando a previsão de consumo conforme escreve o código, podendo então fazer otimizações ou melhores escolhas de projeto.

"Compare isso com a medição da eficiência de combustível de um carro," explica o professor John Gallagher, da Universidade de Roskilde, na Dinamarca. "Você compra um carro supondo que ele irá fazer, digamos, 12 km por litro, mas é claro que isso dependerá do modo como você o dirigir. O mesmo é verdade para a computação."

Devoradores de energia

A ferramenta mostra o consumo de energia em termos de Watts (consumo de energia) ou no gasto absoluto de energia (a energia necessária para terminar a tarefa), dependendo da velocidade do processador (GHz).

Para ter o maior alcance prático possível, os pesquisadores estão testando seu protótipo em três dispositivos tipicamente devoradores de energia: processamento de áudio em tempo real, controle de robôs e motores e distribuição de dados em rede em tempo real.

O projeto terminará em Setembro deste ano, quando então serão anunciadas as formas de disponibilização da nova ferramenta para os programadores.

Sinal analógico de TV

Plantão

Sinal analógico de TV começa a ser desligado

Com informações da Agência Brasil - 09/04/2015

Fim do sinal analógico

As emissoras de televisão começaram a veicular as campanhas obrigatórias sobre o calendário para o fim das transmissões analógicas de TV em canais abertos.

O teste de desativação será iniciado em novembro deste ano, no município de Rio Verde, em Goiás, mas os desligamentos serão feitos a partir de abril do ano que vem, no Distrito Federal e em mais 11 cidades do entorno da capital, onde os comerciais serão veiculados na programação local.

Com o desligamento da TV analógica, a programação aberta ficará disponível apenas em formato digital, o que vai melhorar a qualidade de som e imagem da programação, mas exige a substituição da antena e, no caso das TVs mais antigas, a aquisição de um conversor.

4G

A Anatel (Agência Nacional de Telecomunicações) estipulou prazo até novembro de 2018 para que todos os municípios brasileiros tenham a transmissão digital. Pelo cronograma previsto, este ano começam as transmissões exclusivamente digitais nas regiões metropolitanas de São Paulo, Belo Horizonte, Goiânia e do Rio de Janeiro.

Com a transição para a TV digital, a faixa de radiofrequência ocupada pela TV analógica será liberada e usada por empresas de telecomunicações para a prestação de serviços móveis de quarta geração (4G).

• TV digital precisará de filtros contra interferências do 4G

Como migrar para TV digital

O desligamento do sinal analógico será feito a partir do momento em que o sinal digital esteja disponibilizado a, no mínimo, 93% dos domicílios da região. A população de cada localidade será informada do desligamento um ano antes que ele ocorra, com inserções diárias na programação televisiva. O desligamento do sinal analógico deverá atingir 30 milhões de famílias.

Quem usa antena parabólica, ou é assinante de TV a cabo, não terá de passar por nenhuma adaptação. Os detalhes das mudanças, como fazer a adaptação e o cronograma de desligamento de todo o Brasil estão disponíveis no site www.vocenatvdigital.com.br ou no telefone 147.

Bateria de alumínio

Energia

Bateria de alumínio recarrega em 1 minuto

Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/04/2015

O protótipo da bateria de alumínio é rápido, flexível e muito durável. [Imagem: Mark Shwartz/Stanford University]

Rápida e durável

Pesquisadores das universidades de Stanford e Taiwan criaram uma bateria de alumínio que recarrega rapidamente, é muito segura e poderia ser fabricada a baixo custo.

O protótipo recarrega completamente em apenas um minuto e suportou 7.500 ciclos de carga e recarga sem degradação - para comparação, uma bateria de lítio tem durabilidade prevista de 1.000 ciclos.

"Nós desenvolvemos uma bateria recarregável de alumínio que pode substituir os atuais dispositivos de armazenamento, tanto as baterias alcalinas, que são ruins para o meio ambiente, quanto as baterias de íons de lítio, que ocasionalmente explodem em chamas," disse o professor Hongjie Dai.

Para demonstrar a segurança da nova bateria, Dai furou o protótipo enquanto ele era usado, e ele não pegou fogo.

Bateria de alumínio

O alumínio é um material interessante para baterias porque é relativamente barato - é mais barato do que o lítio - e tem potencial para armazenar uma grande quantidade de carga.

Mas ninguém até hoje conseguiu viabilizar uma bateria de alumínio que produzisse uma tensão suficiente e fosse durável.

A solução encontrada pela equipe integra um eletrodo negativo de alumínio com um eletrodo positivo de um tipo especial de grafite. Os dois são mergulhados em um eletrólito de líquido iônico no interior de um invólucro recoberto por polímero.

"O eletrólito é basicamente um sal que é líquido a temperatura ambiente, de forma que ele é muito seguro," disse Ming Gong, principal criador da bateria ao lado do seu colega Meng-Chang Lin.

O alumínio se dissolve no eletrodo negativo, enquanto íons contendo alumínio migram para os espaços entre as camadas de grafite no eletrodo positivo. No recarregamento, dá-se o inverso, depositando-se o alumínio metálico de volta no eletrodo negativo. [Imagem: Meng-Chang Lin et al. - 10.1038/nature14340]

Desafios a vencer

Mas nem tudo está pronto para que as baterias de alumínio cheguem às prateleiras.

Apesar de muito durável e de conservar a tensão gerada ao longo de milhares de ciclos de carga e descarga, o protótipo gera uma tensão baixa, cerca de metade da gerada por uma bateria de lítio. Os esforços da equipe irão se concentrar agora nesse aspecto.

Além disso, a "injeção" dos íons de alumínio entre as camadas de grafite faz o material se expandir, contraindo-se quando a energia é consumida. Por isso a equipe escolheu um invólucro flexível, mas será um desafio compatibilizar essa "bateria pulsante" com os invólucros rígidos dos aparelhos eletrônicos.

"Fora isso, a nossa bateria tem tudo o mais que você poderia sonhar em uma bateria: eletrodos de baixo custo, boa segurança, carregamento de alta velocidade, flexibilidade e ciclo de vida longo. Eu a vejo como uma nova bateria em seus primeiros dias. É muito emocionante," disse o professor Dai.

Bibliografia:

An ultrafast rechargeable aluminium-ion battery
Meng-Chang Lin, Ming Gong, Bingan Lu, Yingpeng Wu, Di-Yan Wang, Mingyun Guan, Michael Angell, Changxin Chen, Jiang Yang, Bing-Joe Hwang, Hongjie Dai
Nature Physics
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nature14340

Motores de carros feitos de plástico

Mecânica

Mecânica

Motores de carros feitos de plástico

Redação do Site Inovação Tecnológica - 07/04/2015

O próximo passo será construir um motor multicilindro, que já deverá ter também o virabrequim de plástico. [Imagem: Fraunhofer ICT]

Motor de plástico

Os plásticos estão chegando à única parte dos automóveis que parecia ser território exclusivo dos metais: os motores.

Engenheiros alemães e japoneses, trabalhando conjuntamente, construíram o primeiro bloco de motor de plástico reforçado com fibras.

Uma das formas mais simples de reduzir o consumo de combustível é reduzir o peso dos carros, mas a substituição dos metais por plásticos já chegou a um nível tal que a opção restante vinha sendo a substituição do aço por metais mais leves ou por fibras especiais - mas ambos são caros demais.

Bloco de cilindros

Um motor de plástico não era algo esperado para tão cedo, mas a equipe do Instituto Fraunhofer e da Sumitomo Bakelite apresentou um protótipo que comprova que esta é uma opção viável.

"Nós usamos um compósito reforçado com fibras para fabricar um bloco de cilindros para um motor experimental monocilíndrico," conta Lars-Fredrik Berg, gerente de desenvolvimento do projeto.

"O bloco de cilindro pesa cerca de 20% menos do que seu equivalente de alumínio e tem o mesmo custo," acrescentou, destacando os desafios do projeto, que envolveram fazer com que o plástico resista a temperaturas extremas, alta pressão e vibrações, sem deformar ou trincar.

Materiais com características assim são conhecidos há algum tempo, mas sua manufatura é complicada, exigindo a fabricação quase artesanal de cada peça, algo impensável para a indústria automobilística.

Híbrido metal-compósito

Para trazer o material para a linha de produção, a saída foi construir uma peça híbrida, não perdendo tempo com as partes mais delicadas. Isto inclui, por exemplo, a chamada camisa do pistão.

O mesmo instituto já havia produzido algumaspeças de plástico para trens. [Imagem: Fraunhofer ICT]

"Primeiro nós analisamos o projeto do motor e identificamos as áreas sujeitas a maiores cargas térmicas e mecânicas. Nessas áreas nós usamos inserções de metal para reforçar sua resistência ao desgaste," conta Berg.

Os blocos de plástico estão sendo fabricados com plásticos termorrígidos granulados, acrescidos de fibra de vidro, em um processo de moldagem por injeção. O material compósito é fundido, e solidifica-se depois de ser injetado no molde sob pressão.

Menos ruído e menos calor

Os testes do protótipo do motor de plástico mostraram dois ganhos adicionais inesperados: ele emite menos ruído e irradia menos calor do que os motores inteiramente metálicos.

A equipe anunciou que já está trabalhando na construção de um motormulticilindro, que já deverá ter também o virabrequim de plástico.

Redação do Site Inovação Tecnológica - 

Pilha que quica não está necessariamente descarregada

Redação do Site Inovação Tecnológica - 02/04/2015

As pilhas começam a quicar a partir dos 70% de carga, mas praticamente não há diferença a partir da metade da energia. [Imagem: Shoham Bhadra et al. - 10.1039/C5TA01576F]

Teste do quicar das pilhas

Apesar de ter viralizado na internet, com uma grande quantidade de vídeos e artigos de blogs disseminando a ideia, deixar suas pilhas caírem no chão para ver o quanto elas saltam não é uma técnica efetiva para medir se pilhas e baterias ainda estão boas ou se estão prontas para serem descartadas.

O fato é que uma pilha nova, ao cair no chão, praticamente não quica, enquanto uma pilha já usada salta bastante alto.

Mas daí a concluir que a pilha está descarregada é outra história.

"A altura do salto não lhe diz se sua bateria está pifada ou não, ela apenas lhe diz se sua bateria é nova," explica Daniel Steingart, da Universidade de Princeton, que colocou a prática à prova juntamente com seu colega Shoham Bhadra.

Repetindo testes à exaustão com pilhas e baterias nas mais diversas condições, os pesquisadores verificaram que a altura do repique da pilha que cai no chão aumenta rapidamente conforme a pilha começa a ser usada, mas depois se estabiliza.

Na verdade, uma pilha com 50% de carga salta ligeiramente mais alto do que uma pilha descarregada, esta sim, pronta para ser descartada.

Por que as pilhas saltam

Além do teste mais fácil de deixar as pilhas caírem, os pesquisadores analisaram imagens de raios X que ajudaram a revelar as diferenças nas alturas dos saltos, que têm a ver com a forma como as baterias liberam a eletricidade armazenada quimicamente.

A altura do repique das pilhas tem a ver com seu conteúdo de óxido de zinco. [Imagem: Shoham Bhadra et al. - 10.1039/C5TA01576F]

Nas pilhas comuns e alcalinas, a eletricidade é gerada por uma reação química na qual o zinco metálico transforma-se em óxido de zinco, que começa a circundar o núcleo central da pilha como se fosse um anel - quanto mais a pilha se desgasta, mais grosso fica esse anel de óxido de zinco.

"O zinco começa como uma massa densa de partículas, que se movem sem problemas umas entre as outras," explica Steingart. "Quando o zinco se oxida, ele forma pontes entre as partículas, e se torna algo mais parecido com uma rede de molas. É isso o que dá à pilha sua capacidade de repicar."

Isso não é nenhuma surpresa, lembra o pesquisador, já que o óxido de zinco é adicionado a bolas de golfe para que eles saltem mais e reajam mais fortemente à batida dos tacos.

A novidade é que a capacidade de saltar das pilhas atinge um máximo por volta dos 50% de carga, e então se estabiliza. Assim, descartar pilhas só porque elas saltaram mais alto do que uma pilha nova pode significar que você está jogando fora até metade da energia pela qual pagou.

Bibliografia:

The Relationship between Coefficient of Restitution and State of Charge of Zinc Alkaline Primary LR6 Batteries
Shoham Bhadra, Benjamin J. Hertzberg, Andrew G. Hsieh, Mark Croft, Joshua W. Gallaway, Barry J. Van Tassell, Mylad Chamoun, Can Erdonmez, Zhong Zhong, Tal Sholklapperh, Daniel A. Steingart
Journal of Materials Chemistry A
Vol.: Advance Article
DOI: 10.1039/C5TA01576F