Antenas de metal líquido podem ser dobradas

Fonte: Inovação Tecnológica - 11/12/2009
Fotos: Divulgação

 Em um mundo em que cada pessoa está se transformando em um nó de uma rede mundial sem fios, as antenas estão se tornando cada vez mais importantes.

Agora, pesquisadores da Universidade da Carolina do Norte, nos Estados Unidos, criaram antenas que podem ser torcidas, dobradas e enroladas para armazenamento, abrindo a possibilidade de uma versatilidade ainda maior no uso de equipamentos eletrônicos e na extensão das redes sem fios.

Ao retornarem ao seu formato original, as antenas flexíveis retomam também seu funcionamento, mantendo o mesmo desempenho para o qual foram originalmente projetadas

Antenas maleáveis e flexíveis
À parte desenvolvimentos futurísticos de nanoantenas para comunicação por luz, mesmo as antenas mais modernas são feitas de cobre ou outros metais, com rígidas limitações com relação ao quanto elas podem ser dobradas e, principalmente, quantas vezes elas podem ser flexionadas antes que a fadiga do metal as inutilize completamente.

As novas antenas, desenvolvidas pela equipe do professor Michael Dickey, não apenas podem ser inteiramente dobradas um sem-número de vezes - elas retornam automaticamente ao seu formato original, voltando a funcionar sem qualquer perda de rendimento - elas irradiam com uma eficiência próxima aos 90%.

Os pesquisadores acreditam que suas antenas maleáveis terão grande utilidade em aplicações onde a rigidez das antenas tradicionais representam um empecilho ao uso de aparelhos móveis, como telefones celulares, TVs e aparelhos de GPS.

Metal líquido
As antenas flexíveis e maleáveis são fabricadas com um metal líquido injetado em um polímero poroso e flexível. Elas podem ser deformadas à vontade porque suas propriedades mecânicas são ditadas pelo elastômero, e não pelo metal líquido.

Os pesquisadores construíram as antenas injetando uma liga dos metais índio e gálio - que permanece líquida à temperatura ambiente - em canais tão finos quanto um fio de cabelo humano. Depois que a liga preenche completamente cada canal, sua superfície oxida, criando uma espécie de "pele" que mantém a liga firme na posição e permite que ela retenha suas propriedades líquidas.

"Como a liga permanece na forma de um líquido, ela herda as propriedades mecânicas do material no qual ela está incorporada," explica Dickey.

Antena multifrequencial
A inovação tem dois benefícios adicionais. O primeiro é que, como a frequência de uma antena é determinada pelo seu formato, é possível usar a mesma antena maleável para transmissão em diversos canais, simplesmente esticando-a.

O segundo benefício é que as antenas maleáveis podem funcionar como sensores. Montadas, por exemplo, em pontes ou outras obras de construção civil, elas transmitirão em frequências diferentes conforme as construções se expandam ou se contraiam, permitindo um monitoramento remoto sobre suas condições estruturais.

Mais caras
Os pesquisadores acreditam que as antenas maleáveis serão adequadas para determinados nichos de aplicações - por exemplo, onde haja limitações de espaço, quando as antenas poderão ficar acondicionadas em pequenos compartimentos até serem necessárias.

Isto porque a liga de metal líquido é mais cara do que o cobre e os outros metais tipicamente utilizados na fabricação das antenas tradicionais.

Nasa fabrica fibras de um dos metais mais duros do mundo

Fonte: Site Inovação Tecnológica - 15/12/2009
Foto: Divulgação


Imagine um material virtualmente tão duro quanto o diamante, só que mais resistente a altas temperaturas, e que esteja disponível na forma de fios flexíveis, que possam ser tecidos na forma de roupas para proteção, para revestir naves espaciais ou para recobrir qualquer peça, em qualquer formato.
Essa possibilidade acaba de ser demonstrada, com o desenvolvimento de uma técnica que permite fiar um dos materiais mais duros disponíveis atualmente.
Nitreto de boro
Procure por materiais duros, daqueles que se aproximam da dureza do diamante, e certamente você encontrará o boro entre eles. Mais especificamente, o nitreto de boro.

O nitreto de boro é um composto onde boro e nitrogênio se unem somente por ligações covalentes. Ele não conduz eletricidade, mas conduz calor tão bem quanto os metais. É um pouco menos duro do que o diamante, mas mais estável, mantendo a dureza até 2.000 ºC, enquanto o diamante desfaz-se em grafite a cerca de 900 ºC.
Fios ultraduros
O nitreto de boro, ao ser sintetizado, tem a forma de um pó branco, que pode ser usado para fabricar cerâmicas extremamente duras, com várias aplicações industriais.

Materiais ultraduros são importantes para fabricação e revestimento de ferramentas, como proteção em escudos e roupas à prova de balas, no revestimento de peças industriais sujeitas a forte abrasão, como protetores contra radiação e contra o choque de micrometeoritos no espaço, apenas para citar algumas aplicações.

Agora, imagine dispor desse mesmo material, com as mesmas propriedades, na forma de fios. Fios podem ser tecidos nos mais diversos formatos e com total flexibilidade. Eles podem ser incorporados em resinas para formar peças complexas. Enfim, as aplicações industriais são incontáveis.

Nanotubos de nitreto de boro
Foi justamente isso o que conseguiram cientistas de vários laboratórios, trabalhando sob a coordenação do Centro de Pesquisas Langley, da NASA.

Os cientistas desenvolveram uma técnica para sintetizar nanotubos de nitreto de boro de alta qualidade. Os nanotubos são altamente cristalinos, sem impurezas, extremamente finos e muito resistentes.

"Eles são grandes e macios, parecidos com tecido," explica Kevin Jordan, um dos responsáveis pela pesquisa. "Isto significa que você pode usar as técnicas comuns de tecelagem para uni-los em fibras e tecidos, para fabricar coisas como coletes à prova de balas e células solares."

Embora sejam nanotubos, eles são grandes o suficiente para serem tecidos em fibras macroscópicas. Neste primeiro experimento, os cientistas produziram fibras de alguns centímetros de comprimento e 1 milímetro de diâmetro.

Método vapor/condensador pressurizado
Para fabricar os nanotubos de nitreto de boro, os cientistas dispararam um feixe de laser sobre uma amostra de boro no interior de uma câmara de pressão cheia de nitrogênio. O laser vaporiza o alvo, formando uma nuvem de gás de boro.

Um condensador, um fio de metal resfriado, é inserido no meio da nuvem de boro, resfriando-o e causando a formação de gotas. Essas gotas combinam-se com o nitrogênio e formam os nanotubos de nitreto de boro espontaneamente, sem necessidade de nenhuma manipulação adicional.

A técnica de fabricação foi chamada de método vapor/condensador pressurizado (PVC - pressurized Vapor/Condenser).

Estudos práticos
Os pesquisadores afirmam que o próximo passo será testar as propriedades das fibras de nitreto de boro para determinar os melhores usos potenciais para o novo material. Eles também estão trabalhando para otimizar o processo de produção e aumentar a quantidade produzida em cada lote.

"A teoria nos garante que esses nanotubos de nitreto de boro têm aplicações no campo da energia, das aplicações biomédicas e, obviamente, aplicações aeroespaciais," disse Jordan.

Como somente agora começarão as pesquisas voltadas às aplicações práticas, é normal que algumas dessas possibilidades sejam descartadas conforme o material seja mais conhecido. Mas outras possam surgir.

"Algumas aplicações valerão a pena o esforço, outras não," afirma Mike Smith. "Mas nós não saberemos disso até que possamos colocar o material em boas quantidades nas mãos de outros pesquisadores."