Materiais inteligentes e modernos – termocrômicos, fotocrômicos, liga com memória de forma, grafeno, espuma metálica, titânio, fibra de carbono
TecnologiaEngenharia mecânicaIdades 16–17
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Entre para usarUm laboratório virtual: aqueça ou resfrie um pigmento termocrômico, um cristal líquido termocrômico e um fio de nitinol, e ilumine com luz UV uma lente fotocrômica; acompanhe o gráfico no tempo e registre os resultados em uma tabela. Compare a densidade, a resistência, a rigidez, a condutividade elétrica e térmica e o custo do grafeno, dos nanotubos de carbono, do compósito de fibra de carbono, da liga de titânio, da espuma de alumínio e do nitinol com o alumínio e o aço. Resolva seis desafios de projeto escolhendo um material e um componente, com comentários sobre cada requisito.
Aula: Materiais modernos e inteligentes: materiais inteligentes, nanomateriais e compósitos
O que mostra
Materiais inteligentes mudam uma propriedade quando o ambiente muda e voltam ao normal quando o estímulo acaba. Pigmentos termocrômicos mudam de cor a uma temperatura definida; pigmentos fotocrômicos escurecem sob luz ultravioleta; uma liga com memória de forma como o nitinol é dobrada a frio e volta à forma memorizada quando aquecida acima da temperatura de transformação. Materiais modernos foram criados para alto desempenho: grafeno e nanotubos são extremamente resistentes e condutores em escala nanométrica, compósitos de fibra de carbono e ligas de titânio são resistentes para seu peso, e espumas metálicas são muito leves e absorvem impactos.
Como usar
Em Laboratório, escolha uma Amostra, ajuste Temperatura da placa e Lâmpada UV e mova Temperatura de mudança de cor ou Temperatura de transformação Af. Clique em Dobrar o fio e depois aqueça-o. Clique em Registrar resultado para adicionar uma linha. Em Comparar materiais, escolha uma Propriedade e toque em uma barra. Em Desafio de projeto, escolha Desafio, Material principal e Componente extra.
Parâmetros que você pode mudar
- Tela Laboratório, Comparar materiais, Desafio de projeto
- Amostra Pigmento termocrômico, Cristal líquido termocrômico, Pigmento fotocrômico, Fio com memória de forma (nitinol)
- Temperatura da placa quente/fria -10–100 °C
- Intensidade da lâmpada UV 0–100 %
- Temperatura de mudança de cor do pigmento 15–45 °C
- Temperatura de transformação Af do nitinol 20–90 °C
- Velocidade da simulação ×1 (tempo real), ×5, ×20
- Propriedade comparada Densidade, Resistência à tração, Rigidez (módulo de Young), Resistência específica, Condutividade elétrica, Condutividade térmica, Custo relativo
- Desafio de projeto Patinho termômetro de banho, Óculos que se adaptam à luz, Abridor de janela de estufa, Quadro de bicicleta de corrida, Absorvedor de impacto de carro, Eletrodo de tela dobrável
- Material principal Pigmento termocrômico em plástico, Pigmento fotocrômico em plástico transparente, Nitinol (liga com memória de forma), Grafeno, Nanotubos de carbono, Compósito de fibra de carbono (CFRP), Liga de titânio, Espuma de alumínio, Liga de alumínio, Aço-carbono comum, Policarbonato (plástico comum)
- Componente extra Nenhum, Termistor + LED + pilha, Sensor de luz + camada LCD + pilha, Termistor + motor + pilha, Mola de retorno de aço
Perguntas para explorar
- Por que um abridor de janela de estufa com nitinol precisa de uma mola de retorno para fechá-la?
- Por que os óculos fotocrômicos escurecem menos dentro do carro e em dias quentes?
- O grafeno é extremamente resistente; por que não se fazem quadros de bicicleta de grafeno?
