Materiais compósitos “inteligentes” vão autodetetar e autorreparar danos em automóvel de competição
15-05-2020
O INEGI está a desenvolver compósitos poliméricos dotados de «inteligência», com a capacidade de identificar e reparar danos de maneira autónoma, que serão testados em componentes para automóveis de competição.
A chave da nova tecnologia «self-sensing» tem como base a incorporação de nanomateriais de carbono que promovem a formação de uma rede eletricamente condutora capaz de sentir estímulos mecânicos, antes que o material sofra um dano irreversível. Já a tecnologia «self-repair» consiste na adição de microcápsulas nos compósitos capazes de libertar agentes químicos, permitindo a autorreparação do material na eventualidade de sofrer algum dano.
“A monitorização de compósitos e deteção de danos é habitualmente realizada através de sensores externos embebidos, como as fibras óticas, que fragilizam o comportamento estrutural dos compósitos. Ao conferir multifuncionalidade e propriedades inteligentes nos materiais, conseguimos desenvolver compósitos com capacidades de autodetecção e autoreparação”, explica Raquel Santos, responsável pelo projeto no INEGI.
A conquista tornou-se possível, conta Andreia Araújo, investigadora principal integrada neste projeto, com a “incorporação de nanopartículas de carbono, incluindo nanotubos de carbono, nanofibras de carbono, e grafeno, que criam uma rede condutora com a capacidade de «sentir» estímulos, ou seja, as forças exercidas sobre o material e potenciais danos”.
MATERIAL VAI SER TESTADO EM PROTÓTIPO PARA AUTOMÓVEL DE COMPETIÇÃO
Este avanço é especialmente importante devido ao facto de se poder estar perante uma solução para uma das maiores limitações dos materiais compósitos: a propensão para a delaminação, ou seja, a separação das camadas que compõem o material. Os resultados obtidos pela equipa do INEGI mostram que é possível uma melhoria de 100% na resistência à delaminação de compósitos através da incorporação de nanomateriais.
Falando num contexto de uso real, a melhoria das propriedades mecânicas e elétricas deste material resultará na criação de componentes com mais resistência e uma maior durabilidade. Ademais, com estruturas capazes de transmitir informação acerca das suas condições de serviço, evitam-se erros, aumenta-se a segurança, e reduzem-se os custos de reparação.
E se em laboratório os resultados foram excelentes, o próximo passo é testar estes compósitos integrando-os em produtos reais. Para tal, o INEGI irá colaborar com a DALLARA, empresa que fabrica chassis para automóveis de competição, na criação de dois protótipos demonstradores: uma asa dianteira e um amortecedor (em inglês, racing front wing e racing absorber).
COMPÓSITOS «SMART» FORAM CRIADOS NO ÂMBITO DE PROJETO EUROPEU
O trabalho desenvolvido pelo INEGI ocorreu no âmbito do projeto SMARTFAN, uma iniciativa que junta 18 parceiros com o objetivo de criar materiais e produtos inteligentes e multifuncionais, capazes de comunicar com o ambiente que os rodeia, armazenar dados sobre a sua condição e reagir a estímulos externos.
Também a transição da Economia Linear para a Economia Circular é uma das prioridades do projeto, já que pretende desenvolver materiais multifuncionais, com maior durabilidade e sustentabilidade, e que sejam economicamente atrativos.
Para dotar os materiais de «inteligência», o consórcio propõe aplicar tecnologias biomiméticas, modificação de materiais com nanopartículas e microcápsulas, e sistemas de comunicação baseados em IoT (Internet das Coisas). Neste contexto, o INEGI tem a seu cargo o desenvolvimento de compósitos avançados, e respetiva caracterização, bem como a otimização dos processos de produção.
O projeto SMARTFAN - Smart by Design and Intelligent by Architecture for turbine blade fan and structural components systems é financiado pelo Horizonte 2020, o programa-quadro comunitário para a investigação e inovação.
A chave da nova tecnologia «self-sensing» tem como base a incorporação de nanomateriais de carbono que promovem a formação de uma rede eletricamente condutora capaz de sentir estímulos mecânicos, antes que o material sofra um dano irreversível. Já a tecnologia «self-repair» consiste na adição de microcápsulas nos compósitos capazes de libertar agentes químicos, permitindo a autorreparação do material na eventualidade de sofrer algum dano.
“A monitorização de compósitos e deteção de danos é habitualmente realizada através de sensores externos embebidos, como as fibras óticas, que fragilizam o comportamento estrutural dos compósitos. Ao conferir multifuncionalidade e propriedades inteligentes nos materiais, conseguimos desenvolver compósitos com capacidades de autodetecção e autoreparação”, explica Raquel Santos, responsável pelo projeto no INEGI.
A conquista tornou-se possível, conta Andreia Araújo, investigadora principal integrada neste projeto, com a “incorporação de nanopartículas de carbono, incluindo nanotubos de carbono, nanofibras de carbono, e grafeno, que criam uma rede condutora com a capacidade de «sentir» estímulos, ou seja, as forças exercidas sobre o material e potenciais danos”.
MATERIAL VAI SER TESTADO EM PROTÓTIPO PARA AUTOMÓVEL DE COMPETIÇÃO
Este avanço é especialmente importante devido ao facto de se poder estar perante uma solução para uma das maiores limitações dos materiais compósitos: a propensão para a delaminação, ou seja, a separação das camadas que compõem o material. Os resultados obtidos pela equipa do INEGI mostram que é possível uma melhoria de 100% na resistência à delaminação de compósitos através da incorporação de nanomateriais.
Falando num contexto de uso real, a melhoria das propriedades mecânicas e elétricas deste material resultará na criação de componentes com mais resistência e uma maior durabilidade. Ademais, com estruturas capazes de transmitir informação acerca das suas condições de serviço, evitam-se erros, aumenta-se a segurança, e reduzem-se os custos de reparação.
E se em laboratório os resultados foram excelentes, o próximo passo é testar estes compósitos integrando-os em produtos reais. Para tal, o INEGI irá colaborar com a DALLARA, empresa que fabrica chassis para automóveis de competição, na criação de dois protótipos demonstradores: uma asa dianteira e um amortecedor (em inglês, racing front wing e racing absorber).
COMPÓSITOS «SMART» FORAM CRIADOS NO ÂMBITO DE PROJETO EUROPEU
O trabalho desenvolvido pelo INEGI ocorreu no âmbito do projeto SMARTFAN, uma iniciativa que junta 18 parceiros com o objetivo de criar materiais e produtos inteligentes e multifuncionais, capazes de comunicar com o ambiente que os rodeia, armazenar dados sobre a sua condição e reagir a estímulos externos.
Também a transição da Economia Linear para a Economia Circular é uma das prioridades do projeto, já que pretende desenvolver materiais multifuncionais, com maior durabilidade e sustentabilidade, e que sejam economicamente atrativos.
Para dotar os materiais de «inteligência», o consórcio propõe aplicar tecnologias biomiméticas, modificação de materiais com nanopartículas e microcápsulas, e sistemas de comunicação baseados em IoT (Internet das Coisas). Neste contexto, o INEGI tem a seu cargo o desenvolvimento de compósitos avançados, e respetiva caracterização, bem como a otimização dos processos de produção.
O projeto SMARTFAN - Smart by Design and Intelligent by Architecture for turbine blade fan and structural components systems é financiado pelo Horizonte 2020, o programa-quadro comunitário para a investigação e inovação.
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