Mês: maio 2023
Nanotecnologia: cientistas usam feixe de elétrons para criar estruturas materiais inovadoras
Sistema de irradiação pode ser utilizado na fabricação de partículas para despoluição de rios e em revestimentos com propriedades antivirais, bactericidas e antifúngicas
O pesquisador João Paulo de Campos da Costa, da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) da USP, em colaboração com pesquisadores da UFSCar, desenvolveu um equipamento inovador que modifica materiais semicondutores e não metálicos. Utilizando a irradiação por feixe de elétrons, esse sistema permite manipular as propriedades dos materiais sem a necessidade de utilizar substâncias químicas tóxicas que possam contaminar o meio ambiente. As minúsculas partículas modificadas (de 0,000001 a 0,0001 milímetros) podem ser usadas no combate a bactérias, fungos e tumores. Além disso, o sistema de irradiação por feixe de elétrons (Ebis, na sigla em inglês) apresenta uma vantagem significativa em relação a máquinas similares, sendo mais acessível em termos de custo, tamanho reduzido e facilidade de operação.
João Paulo de Campos da Costa – Foto: SEL/USP
É crescente a demanda por materiais com propriedades e funções que possam ser customizáveis por meio da aplicação controlada de luz ou elétrons. Por isso, a microscopia eletrônica de transmissão tem sido amplamente utilizada no processamento e fabricação de novos materiais. No entanto, a dificuldade com a injeção controlada de feixes de elétrons em microscópios eletrônicos tem sido a modificação e a produção em larga escala de materiais. A mecânica apresentada pelo pesquisador supera o desafio em uma escala semi-industrial.
O engenheiro explica ao Jornal da USP que, com a nova tecnologia, as reações agora poderão ser aplicadas a novos campos de pesquisa: “O objetivo do trabalho foi criar um equipamento portátil com custo-benefício capaz de irradiar materiais em larga escala, o que não era possível nos microscópios eletrônicos comerciais. Os resultados obtidos incluem a criação de diferentes estruturas aplicáveis a sensores de gases, modificação de superfícies para prevenir a replicação de vírus, incluindo o da covid-19, e aprimoramento de biossensores para diagnóstico médico. Além disso, os materiais irradiados também podem ter aplicações na remoção da contaminação causada pela indústria, como a degradação de corantes lançados em rios.
O sistema de irradiação é composto de uma fonte de alta tensão, um canhão de elétrons e uma câmara de vácuo. A energia dos elétrons gerada pelo canhão é aumentada por meio de três eletrodos — de baixa, média e alta tensão — projetados com uma abertura central para a aceleração uniforme dos elétrons. Este sistema pode ser controlado por um computador ou manualmente, permitindo ajustar a tensão aplicada, o feixe, a corrente do filamento, o aquecimento do material irradiado e a injeção de gás e o vácuo. O ajuste desses parâmetros garante a reprodução da modificação desejada.A aplicação do sistema de feixe de elétrons no fosfato de prata possibilitou obter pela primeira vez a formação de um filme de prata sem a necessidade de agentes redutores ou solventes. No grafite, os elétrons induziram o enrolamento das camadas, resultando na formação de fulerenos (agrupamentos de carbono em forma de bola de futebol) e tubos de carbono com várias camadas em uma estrutura inédita em formato de bastão.
O fosfato de prata é uma substância que, na sua forma natural, já é altamente bactericida e antiviral e, por isso, usada em desodorantes. “Uma das aplicações que nós vimos é o revestimento de superfícies das máscaras contra a covid. Essas estruturas impedem a replicação do vírus, o que evita a contaminação da pessoa. Todos esses materiais podem também ser impregnados em superfícies através de sprays e de pintura para revestir superfícies em diferentes áreas”, conta Costa.
Desenvolvimento de um Sistema Integrado de Planejamento (SIPLA)
Desenvolvimento de um Sistema Integrado de Planejamento (SIPLA): Software Livre para Aplicação na Área de Sistemas Elétricos de Potência
Com o Professor Daniel Barbosa – UFBA1
1 Possui graduação em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal da Bahia (2005), mestrado em Engenharia Elétrica [S. Carlos] pela Universidade de São Paulo (2007) e doutorado em Engenharia Elétrica [S. Carlos] pela Universidade de São Paulo (2010). Atualmente é professor da Universidade Salvador e professor adjunto da Universidade Federal da Bahia. Tem experiência na área de Engenharia Elétrica, com ênfase em Medição, Controle, Correção e Proteção de Sistemas Elétricos de Potência, atuando principalmente nos seguintes temas: atp, sistemas elétricos de potência, proteção diferencial, qualidade da energia elétrica e lógica fuzzy. – Email: dbarbosa@ufba.br
Dia : 25/05 Maio, 2023
Horário : 08:30h
Local: Anfiteatro Armando Toshio Natsume do SEL
Sobre o tema abordado
Devido à vasta extensão do território nacional e ao fato do Brasil possuir seu Sistema de Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica (STDEE) completamente interligado, conhecido como Sistema Interligado Nacional (SIN), a necessidade da realização de simulações computacionais através de softwares, desenvolvidos para a aplicação em estudos e planejamentos dos Sistema Elétrico de Potência (SEPs), tornou-se imprescindível para qualquer profissional e empresa do setor elétrico. Entretanto, o alto custo associado à utilização destes softwares, específicos para aplicações relacionadas ao estudo e planejamento do setor elétrico, torna-se uma barreira impeditiva para o crescimento e desenvolvimento do setor energético do país. Dentro desse contexto, o objetivo dessa pesquisa é desenvolver uma alternativa gratuita para a realização desses estudos por meio de uma interface gráfica que possibilite a utilização dos dados disponibilizados por meio do Banco de Dados Geográfico da Distribuidora (BDGD) da ANEEL. A aplicação permitirá a realização da análise do fluxo de carga em regime permanente, inclusive com a inserção de geração distribuída fotovoltaica, de curto-circuito e de proteção em sistemas de distribuição, tornando-se uma ferramenta para a análise comercial de projetos e para a formação profissional de futuros engenheiros.
Palestra : CYBER PHYSICAL SYSTEMS AND INDUSTRY 4.0: PERSPECTIVES AND FUTURE DIRECTIONS
CYBER PHYSICAL SYSTEMS AND INDUSTRY 4.0: PERSPECTIVES AND FUTURE DIRECT
Com o Professor Sheng-Jen (“Tony”) Hsieh1
1 Director, Rockwell Automation Laboratory; Professor, Dept. of Engineering Technology and Industrial Distribution, Texas A&M University, College Station, USA, email: hsieh@tamu.edu
Dia : 16/05 Maio, 2023
Horário : 15:00 – 17:00
Local: Anfiteatro Armando Toshio Natsume do SEL
ABSTRACT
Advances in communication technology, computational modeling, and control algorithms have enabled the transformation of data into knowledge and control of machines and systems in real-time with high accuracy via smart sensory devices and wireless networks. Such systems are known as cyber-physical systems (CPS). Cyber-enabled Manufacturing (CeM) is a CPS that focuses on manufacturing machines and systems. As information technology becomes robust and mature, developed countries such as Germany are promoting the concept of Industry 4.0. The intent is to integrate designers, manufacturers, and consumers in a seamless way to increase productivity, reliability and customer satisfaction. This talk will describe key CPS, CeM and Industry 4.0 concepts. Existing work will be covered, including an ongoing project to build a CPS for thermal stress prevention in fused deposition modeling (FDM) based 3D printing processes and smart traffic light control system design. Potential research topics will be included as future directions.
Keywords: smart machine, mass customized automated assembly system, cyber-physical system, Industry 4.0
Dr. Hsieh is Professor and Graduate Faculty Member and Director of the Rockwell Automation Laboratory in the College of Engineering at Texas A&M University, College Station, TX. His areas of research include automated assembly system design, control, integration, diagnosis, and preventative maintenance; optical and infrared imaging for product/process characterization and failure prediction; micro/nano manufacturing; and design of technology for automation and robotics education. He has been awarded several major grants totaling over $5.5M in research funding. These efforts have resulted in 202 publications in refereed journals and conference proceedings. Dr. Hsieh received the Ph.D. in Industrial Engineering, with a minor emphasis in Computer Science, from Texas Tech University. He was named Honorary International Chair Professor for National Taipei University of Technology in Taipei, Taiwan, for 2015-23. At Texas A&M, he was named Halliburton Faculty Fellow in 2005, Halliburton Professor in 2011, and William and Montine P. Head Fellow in 2014. He received a National Science Foundation CAREER Award in 2003.
