Secret Materials
Descubra o mundo dos novos materiais
Uma ferramenta de aprendizagem para candidatos a cientistas europeus
Camisas que não ficam amarrotadas, papel proveniente dos restos da produção de sumo de maçã
ou janelas traseiras com luzes programáveis. Estima-se que 70% da inovação dos produtos é
baseada em materiais com novas propriedades ou propriedades aperfeiçoadas. Os materiais têm
um papel fundamental na geração de crescimento e na criação de riqueza na Europa. É importante
chamar a atenção para o impacto e as possibilidades da investigação actual na área dos materiais
e sensibilizar as pessoas para o potencial que os novos materiais oferecem para a melhoria da
nossa vida, para tornar a produção industrial mais sustentável, para criar riqueza e gerar trabalhos
na Europa. O que não deve faltar na criação de um processo de inovação bem sucedido é a
capacidade de transformar uma solução tecnológica num produto susceptível de ser
comercializado. As amostras de materiais inovadores que esta caixa contém estão prontas a ser
exploradas em experiências práticas.
Esta caixa «Secret Materials» inclui alguns artigos que representam novos materiais,
com explicações e visualização de tarefas que demonstram as suas propriedades.
Esperamos que especialmente as crianças e os jovens os considerem interessantes. Para
além de divertida, esta caixa tenta dar uma ideia do que a ciência e a engenharia dos
materiais podem conseguir. A investigação dá forma ao nosso mundo futuro.
As crianças só devem tentar realizar estas experiências sob a supervisão de adultos.
Divirta-se descobrindo as suas propriedades secretas!
1
Material
Liga com memória de forma
Pseudónimo
Deforma Formas
Consegue dobrá-lo para trás?
Missão: Fazer com que o fio volte à sua forma original!
Uma inovadora tecnologia de fibras permitiu a criação de toda uma gama de têxteis
inteligentes. As ligas com memória de forma foram modificadas com vista a serem
incorporadas na estrutura entrançada. Já existem novos têxteis que reagem ao meio
ambiente alterando-se para uma forma definida. Por exemplo, uma empresa europeia
de vestuário produziu uma camisa com tecidos NITINOL, que se auto-engomam. Só
precisa de um secador de cabelo, uma vez que o tecido é basicamente composto por
nylon e por uma liga com memória de forma térmica que volta à sua geometria original
sempre que aquecida. Outros designers utilizam as fibras com memória nos seus
O Material
Experiência
trabalhos de moda.
1. Dobre o Deforma Formas dando largas à sua imaginação
(tente evitar dobrar num diâmetro inferior a 12 mm)
2. Coloque água quente num recipiente (temp. > 60° C)
3. Introduza cuidadosamente o Deforma Formas na água quente
e observe como se transforma
Uma liga com memória de forma é capaz de «se lembrar» da sua forma original.
Pode ser deformada plasticamente a baixas temperaturas e voltar à sua forma
memorizada após ter sido aquecida a uma temperatura superior à temperatura
de transição, por exemplo em água quente. As ligas com memória de forma
também são conhecidas por «metais com memória».
Durante a fase de transformação na sua forma original, a fibra gera forças
difusas. Com efeito, os metais com memória são tecnicamente utilizados como
actuadores em diversas aplicações, tais como sistemas hidráulicos, pneumáticos
e a motor. Em especial, as ligas com memória de forma de cobre e de
níquel/titânio são consideradas verdadeiros materiais de engenharia. Algumas
destas fibras, com boa biocompatibilidade, são usadas em aplicações médicas
onde existe pouco espaço para o movimento, por exemplo no caso das válvulas
cardíacas. A temperatura quente do sangue é suficiente para impelir o efeito de
memória e expandir a endoprótese, fazendo com que a válvula cardíaca volte à
sua geometria activa.
2
Material
Papel de parede cerâmico
Pseudónimo
Rasto d’Água
Consegue fazer passar?
Missão: Conduza a sua carga através do labirinto!
A substituição de materiais de construção clássicos por materiais mais leves, com características
multifuncionais está a tornar-se cada vez mais importante. Os objectivos visam a redução do
volume de material necessário para uma solução de engenharia civil e a integração de diversos
aspectos funcionais num só material. Acima de tudo, a nanotecnologia tem o potencial para abrir a
possibilidade de conceitos de produtos completamente inovadores. Um bom exemplo é o
revestimento flexível de paredes CCFLEX®, que se apresenta como particularmente adequado para
a substituição de azulejos em ambientes predominantemente húmidos. Pode ser utilizado quase
Experiência
1. Coloque uma boa gota de água na face impressa do Rasto d’Água
O Material
tão facilmente como o papel de parede usual.
O CCFLEX® é um tipo de cerâmica único e flexível com as vantagens de manuseamento de
2. Faça a gota mover-se sobre a superfície, agitando levemente a amostra para
baixo e para cima e para os lados.
3. Evite as barreiras impressas do labirinto e faça a gota retornar ao ponto de
partida
um normal papel de parede e as características de uma superfície de pedra, desenvolvido
por Evonik Degussa.
Este material leve é 100% à prova de água, mantém-se estável sob raios ultravioleta e é
altamente resistente aos riscos, aos químicos e ao fogo. Baseia-se numa tecnologia
patenteada que permite o revestimento de «fleece» flexível à base de polímeros com uma
cerâmica que lhe confere uma camada externa inorgânica. As propriedades do produto
podem ser moldadas para aplicações específicas numa ampla gama de domínios, através da
utilização de um processo contínuo. Nomeadamente, em áreas com humidade pode ser uma
alternativa aos azulejos comerciais existentes no mercado. Além disso, pode ainda ser
complementado com propriedades especiais, tais como a «fácil limpeza», poder de ser
cortado com ferramentas comuns e aplicado à maioria das superfícies. Os produtos
europeus foram lançados em 2010.
3
Material
Pigmento termocromático
Pseudónimo
Papel de Detecção
É capaz de o manusear?
Missão: Active a superfície secreta!
Um papel de parede que muda de cor depois de o tocar com a mão ou assentos que mostram a
posição em que se sentou depois de se levantar, já existem. Os materiais e os revestimentos de
materiais que respondem às influências do ambiente têm vindo a singrar, nos últimos anos, entre
os produtos que se utilizam diariamente. Estes materiais são ditos «inteligentes» porque as suas
propriedades mudam de acordo com a estimulação externa. Originalmente desenvolvidos para fins
de segurança, como por exemplo para detectar o aquecimento indesejado de produtos alimentares
durante o transporte refrigerado, os pigmentos termocromáticos (com reacção ao calor) abrem
actualmente muitas possibilidades interessantes nos meios da publicidade, do design de móveis e
O Material
Experiência
da moda.
1. Coloque o Papel de Detecção entre as palmas das suas mãos, posicionando a
sua mão dentro do círculo
2. Espere 5 a 10 segundos pela reacção, que irá revelar os seus segredos mais
bem guardados
É um material que possui qualidades termocromáticas, ou seja, a capacidade de mudar de
cor devido à alteração da temperatura, através da integração de pigmentos
termocromáticos num revestimento. O efeito termocromático é causado pelas alterações
que se dão na estrutura cristalina. Os materiais típicos termocromáticos incluem óxidos
metálicos inorgânicos (por ex.: óxido de zinco, óxido de vanádio), misturas de polímeros ou
cristais líquidos, que durante o aquecimento não mudam directamente dum estado cristalino
para um estado líquido. Sistemas de hidrogel particularmente termossensíveis, para
protecção contra os raios solares, são objecto de investigações em curso. Os vernizes
térmicos já estão disponíveis no mercado para uma variada gama de aplicações e podem
ser facilmente aplicados sobre a maioria dos materiais. A temperatura de reacção pode ser
ajustada e as mudanças de cor podem ser definidas. As resinas termocromáticas podem ser
misturadas com materiais de moldagem convencionais e utilizadas para a produção de
componentes de plástico.
4
Material
Alumínio luminescente
Pseudónimo
Luzes Secretas
Consegue decifrar o código?
Missão: Crie uma mensagem secreta!
Tradicionalmente, os materiais e as substâncias emissores de luz são particularmente
atractivas para os designers e os arquitectos. É o caso, por exemplo, das fibras e dos
têxteis que brilham no escuro ou das partículas luminescentes integradas nas pedras. Os
materiais emissores de luz não são apenas artifícios, podem também ser úteis em
termos de segurança. Estados de pânico e acidentes são sempre susceptíveis de ocorrer
quando se dá um corte de energia em edifícios públicos. Um revestimento especial para
superfícies de alumínio promete ajudar – o seu efeito de brilho no escuro dura cerca de
Experiência
uma hora e pode ser utilizado em tectos ou revestimentos de parede.
1. Remova a cobertura de protecção da amostra de Luz Secreta
2. Coloque a mensagem codificada na superfície activa
3. Exponha à luz, rode a mensagem a 180º e exponha novamente à luz
(tal poderá levar alguns minutos dependendo da fonte de luz)
4. Desligue todas as luzes e veja a mensagem descodificada através da Luz
O Material
Secreta
Um corte de energia pode facilmente causar pânico em locais públicos cheios de
gente, tais como estações de metro, complexos desportivos cobertos ou
elevadores. Os revestimentos de parede com superfícies de alumínio que
armazenam luz criam um brilho suficiente para evitar tais extremos e oferecem
uma fonte de luz alternativa, económica e complementar ao sistema de
iluminação existente. A superfície pode ser continuamente recarregada de forma
a que o material produza luminosidade a longo prazo. O verniz é resistente à
pressão mecânica e possui uma elevada maleabilidade, permitindo que as folhas
possam ser dobradas ou deformadas. O material possui excelentes qualidades de
abrasão e de resistência ao clima. O alumínio de armazenamento de luz não é
combustível e possui a certificação A1, de acordo com a norma EN 13501 (não
inflamável). Os calibres situam-se entre 0,2 a 2 mm.
5
Material
Folha multiparedes com aerogel
Pseudónimo
Parede Surpresa
É fixe o suficiente?
Missão: Suportar o desafio térmico!
Aproximadamente 40% do consumo de energia mundial deve-se aos edifícios. Através
do aumento das propriedades de isolamento da estrutura de um edifício, utilizando
fontes de energia alternativas e soluções de iluminação que poupam energia, a indústria
de construção europeia está a tentar promover o sonho da arquitectura de energia zero
ou, até mesmo, de edifícios que produzem um excedente de energia. Existem inúmeros
conceitos de utilização da luz do dia na arquitectura moderna, sendo o uso do
isolamento térmico transparente uma característica essencial. As folhas multiparedes
preenchidas com aerogéis constituem uma inovação nesta área, facilitando a construção
de fachadas semitransparentes e telhados leves e resistentes, com elevado isolamento
Experiência
térmico.
1. Coloque água quente em duas taças
2. Tape uma taça com a amostra do material Parede Surpresa e a outra taça com
uma placa de vidro ou uma tigela de vidro (idealmente com uma abertura
semelhante à da amostra)
3. Coloque cubos de gelo sobre o material Parede Surpresa e sobre a placa de
vidro
O Material
4. Observe o que acontece aos cubos de gelo em ambas as taças
As suas propriedades de isolamento térmico fazem dos aerogéis um exemplo por
excelência da nanotecnologia. Sendo 95% do seu volume constituído por uma
cavidade, os aerogéis possuem a densidade aparente mais baixa do que qualquer
sólido poroso conhecido, estando por isso inscritos no Livro dos Recordes da
Guiness. Devido à sua natureza translúcida foram apelidados de «fumo
congelado». A estrutura esponjosa cerâmica é o melhor isolador térmico do
mundo, uma vez que quase anula os três métodos de transferência de calor
(convecção, condução e radiação). Preenchendo o espaço interior de folhas
multiparedes, o aerogel de sílica transparente é bastante adequado para limitar
perdas térmicas dos edifícios e, especialmente, para a renovação de fachadas
antigas de vidro, sem alterar a subestrutura, uma vez que é um material leve.
Vidraças exteriores extra-grossas, protecção optimizada contra raios ultravioleta
e arcos translúcidos potenciam aspectos altamente estéticos. Ao contrário do
vidro duplo, as folhas multiparedes com aerogel não perdem nenhuma das suas
propriedades de isolamento quando instaladas como telhados envidraçados,
assegurando um valor Ug sempre ≤ 1,0 W/m²K, que é semelhante ao valor Ug
do envidraçamento triplo se instalado num telhado. A amostra aqui incluída de
Makrolon® Ambient constitui uma alternativa económica ao vidro duplo e triplo.