domingo, 29 de maio de 2011
Mas afinal, o que é piezoeletricidade?
A piezoeletricidade é propriedade que certos materiais têm de liberar elétrons em resposta à pressão mecânica. A piezoeletricidade foi descoberta pelos irmãos Pierre e Jacques Currie, na França, há exatos 130 anos, quando realizando experimentos, perceberam que uma corrente elétrica surgia em certos cristais quando submetidos a pressões. Também perceberam que as faces desses cristais vibravam ao serem submetidos a uma diferença de potencial (tensão). E desde então foi aproveitada em várias aplicações comerciais, como em sensores acústicos, isqueiros, câmeras fotográficas, microscópios e relógios de quartzo. Em geral, esses materiais são cerâmicos e podem seu usados em microfones, sensores de pressão, transdutores de ultra-som. é um material com estrutura cristalina que se polariza com a pressão.
A maioria dos cristais não possui a propriedade piezo-eletricidade. O mais importante cristal natural que possui esta propriedade é o quartzo, que foi utilizado durante muito tempo na produção dos transdutores.
O objetivo desse novo material é obter energia elétrica de forma sustentável sem gerar danos ao meio ambiente. Esses materiais, ao serem pressionados, geram energia elétrica, mas devido aos altos custos e a dificuldade de se identificar o quartzo alfa, tivemos que buscar uma alternativa para substituí-los e a alternativa encontrada foi usar um sistema composto por molas, engrenagem e dínamos.
Na geração de energia elétrica pelo movimento, a cerâmica empregada, geralmente o titanato zirconato de chumbo (mais conhecido pela sigla em inglês PZT), precisa se deformar com a pressão mecânica e ser capaz de voltar ao estado inicial uma vez cessado o estímulo – é nesse movimento que se gera energia, mas com o uso, o material vai perdendo essa maleabilidade. Para aumentar a durabilidade do material, pesquisadores estam estudando uma mistura de PZT com polímeros.
Para entender como uma cerâmica pode gerar eletricidade é preciso saber como está organizada sua estrutura em escala nanométrica – um milhão de vezes menor que um milímetro. Para ser piezoelétrico, o material deve ter a estrutura molecular de um cubo um pouco deformado. É preciso que haja uma polarização. Assim, uma pequena deformação altera o volume da estrutura, o que faz com que elétrons sejam expulsos.
Resumo:
O efeito piezo-elétrico foi descoberto pelo fisico Pierre Curie, com a ajuda de seu irmão em 1880. Pierre percebeu que ao submeter certos cristais a uma pressão, surgia uma corrente elétrica, também percebeu que as faces dos cristais vibravam ao serem submetidos a uma diferença de potencial, os materiais mais usados para produzir o efeito piezo-elétrico são as cerâmicas. Os piezoelétricos são usados em microfones, sensores de pressão e transdutores de ultra-som. A maioria dos cristais não possui essa propriedade, o mais utilizado é o quartzo, que foi utilizado durante muito tempo para a produção de transdutores. O objetivo desse novo material é obter energia elétrica de forma sustentável sem gerar danos ao meio ambiente. Porém o cristal quartzo alfa tem um alto custo e é dificilmente indentificado .
Referência: http://www.eletrodomesticosforum.com/funciona_piezo.htm
Vitor Cassaniga - 54 - 2 ano C
Balada gera energia a partir da dança das pessoas na pista
Acredite ou não, esse não é a primeira vez que usam um piso para gerar energia com as pisadas das pessoas, mas parece ser o primeiro a emplacar no Reino Unido. Na casa Club4Climate, em Londres, o projeto já funciona na prática. A casa destaca a preservação ao meio ambiente.
Como se vê na imagem acima, a pista de dança gera energia usando um piso preparado (piezoelétrica). Conforme as pessoas pulam e batem o pé sobre a pista, o sistema transforma a energia mecânica das pessoas em elétrica através de cristais de quartzo e cerâmica, e armazena a energia em baterias. Boa parte da energia do clube é garantida, desde que a música não pare.
A aplicação é prática tecnologicamente. Seria apenas questão de tempo até que alguns empreendedores de casas noturnas combinassem um piso desses com um piso LED, gerando animações e efeitos coloridos no chão conforme a dança, e ainda por cima gerando energia elétrica, economizando o gasto de outras fontes.
Resumo:
A casa Club4Climate, em Londres, também adotou o sistema de trasformação de energia cinética em eletricidade, através do uso de materiais piezoelétricos.
Resumo:
A casa Club4Climate, em Londres, também adotou o sistema de trasformação de energia cinética em eletricidade, através do uso de materiais piezoelétricos.
Gabriella Eduarda Jacomel - 25 - 2 ano C
Bar capta energia produzida pela dança
Todas as luzes e os sons de uma balada gastam uma quantia considerável de eletricidade. Pensando nisso, o dono do Bar Surya, em Londres, refez o chão da pista de dança de seu estabelecimento e o revestiu com placas que, ao serem pressionadas pelos frequentadores do lugar, produzem corrente elétrica. Essa energia é então usada para ajudar na carga elétrica necessária à casa. Andrew Charalambous, o visionário dono do bar, diz que a eletricidade produzida pela pista modificada representa 60% da necessidade energética do
lugar.
Resumo:
O Bar Surya, em Londres, pensando em minimizar os gastos com eletricidade, refez o chão da pista de dança e o revestiu com materiais piezoelétricos, que ao serem pressionados produzem corrente elétrica. Essa energia representa 60% da necessidade energética do lugar.
lugar.
Resumo:
O Bar Surya, em Londres, pensando em minimizar os gastos com eletricidade, refez o chão da pista de dança e o revestiu com materiais piezoelétricos, que ao serem pressionados produzem corrente elétrica. Essa energia representa 60% da necessidade energética do lugar.
Referência:http://ebomfazerobem.blogspot.com/2010/11/bar-capta-energia-produzida-pela-danca.html
Gabriella Eduarda Jacomel - 25 - 2 ano C
Gabriella Eduarda Jacomel - 25 - 2 ano C
Supermercado britânico gera energia do movimento nos estacionamentos
A rede de supermercados britânica, Sainsbury's, inaugurou em sua loja na cidade de Gloucester, Reino Unido, um sistema que gera energia toda vez que um carro manobra no estacionamento, informou a empresa em comunicado publicado em sua página na internet.
O sistema cinético funciona transformando a energia do movimento do carro (energia cinética) em eletricidade, toda vez que este passa por cima de placas colocadas estrategicamente no piso do estacionamento da loja.
Segundo o comunicado, existe um potencial de gerar 30kW por hora. Esta energia que vai ser canalizada para alimentar os caixas do supermercado.
Resumo:
Uma rede de supermercados britânica instalou um sistema que gera energia através das manobras de carros no estacionamento do supermercado. O sistema transforma energia do movimento do carro (cinética) em eletricadade. Esse sistema pode gerar 30kW por hora. A energia vai ser utilizada para alimentar os caixas do supermercado.
Gabriella Eduarda Jacomel - 25 - 2 ano C
Piso gera eletricidade pela passagem de veículos e pedestres
Ao passar sobre uma placa cerâmica embutida no asfalto, os veículos estimulam o material a produzir energia elétrica. Esta energia, então, alimenta a iluminação de placas e dos semáforos da própria rua ou estrada.
Esta é apenas uma das possíveis aplicações de uma pesquisa feita na Universidade Estadual Paulista (Unesp) que visa ao desenvolvimento de um sistema para o aproveitamento da energia cinética dos carros para a geração de eletricidade.
Energia piezoelétrica
O trabalho começou com o professor Walter Katsumi Sakamoto, do Departamento de Física e Química da Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira, que utilizou sua experiência na construção de sensores de radiação e de umidade de solo para elaborar dispositivos piezoelétricos, que geram energia quando são submetidos à pressão ou torção.
Essas tecnologias têm em comum a utilização de compósitos cerâmicos nanométricos em formato de filmes. O pesquisador costumava importar alguns desses materiais, como o polifluoreto de vinilideno (PVDF), o poliéter-éter-cetona (PEEK) e o titanato zirconato de chumbo (PZT).
No entanto, para desenvolver o sensor piezoelétrico, decidiu encontrar similares nacionais. Foi quando convidou a professora Maria Aparecida Zaghete Bertochi, do Departamento de Química Tecnológica da Unesp, em Araraquara, a participar do trabalho.
Fabricação de PZT
"O desafio foi desenvolver um material que apresentasse boa dispersão no polímero e, para isso, precisávamos encontrar o tamanho e a dispersão ideal das partículas", conta Maria Aparecida. Bons resultados forma obtidos pela produção de nanopartículas de titanato zirconato de chumbo (PZT) preparadas por processo químico.
A fim de obter o material, o grupo de Araraquara desenvolveu um novo método de síntese para a cerâmica. O convencional, chamado de mistura de óxidos, exige altas temperaturas, além da submissão do material a um processo de moagem.
Os pesquisadores conseguiram dispensar o tratamento térmico e a dispersão em meio aquoso e obtiveram o PZT a temperaturas de 180ºC. "Nosso método também promove menor contaminação ambiental por chumbo", disse a pesquisadora.
Já o compósito desenvolvido com a matriz PEEK suportou temperaturas de até 360º C e a nanocerâmica ficou bem dispersa, formando um filme compósito bastante homogêneo.
Energia por pressão
O filme não precisa ficar na superfície do solo o que torna o material apto a ser aplicado em condições severas. Os pesquisadores estimam que o dispositivo se manteria operante mesmo sob temperaturas inferiores a 0º C e sob água, como no caso de uma enchente, por exemplo.
Para gerar energia, o equipamento necessita de pressão intermitente, que seria exercida pela passagem dos pneus dos veículos. Essa força provoca uma deformação mecânica no material, que produz energia elétrica.
Sakamoto colocou o novo compósito entre duas placas de acrílico. O material gerou energia toda vez que uma das placas foi apertada manualmente, o que foi comprovado com o acendimento de um led (diodo emissor de luz) conectado ao dispositivo.
"Essa tecnologia poderá gerar energia em áreas movimentadas e não somente a partir da passagem de carros, mas também de pessoas a pé", explicou Sakamoto.
Segundo ele, shoppings centers poderiam utilizar pisos especiais que transformassem os passos dos frequentadores em energia para iluminar os corredores. Algumas estações de metrô no Japão já utilizam pisos do tipo.
Energia limpa
O advento recente das lâmpadas led, que consomem bem menos energia do que as fluorescentes e incandescentes, deverá, segundo Sakamoto, ajudar a impulsionar o uso da tecnologia piezoelétrica. "Sem contar o ganho ambiental por se produzir uma energia limpa", salientou.
"Dentro do próprio automóvel, poderíamos instalar geradores piezoelétricos que se alimentariam dos movimentos dos amortecedores, do giro dos pneus e de outras peças móveis", estima. A fonte alternativa pouparia o motor do carro, atualmente o responsável pela alimentação de seu sistema elétrico.
As aplicações são inúmeras. Um exemplo seria o no uso de compósitos em solas de sapatos, capazes de gerar energia suficiente para alimentar aparelhos celulares e outros eletrônicos portáteis enquanto seus usuários caminham.
Aplicações dos materiais piezoelétricos
Outro emprego da tecnologia piezoelétrica estaria na inspeção estrutural de materiais como, por exemplo, os usados na fuselagem de aeronaves. Sakamoto averiguou que o compósito foi bem-sucedido na detecção de microtrincas em placas de fibra de carbono presente nos aviões.
Ao colar o filme compósito na superfície da placa, a presença de trincas é detectada. Isso ocorre porque as fissuras emitem sinais conhecidos como ondas de Lamb. Nesse caso, o PZT percebe a interferência e gera um sinal que pode ser lido em um osciloscópio.
Entre outras possíveis aplicações desses sensores também estão a detecção de vazamentos de raios X em clínicas e hospitais e a produção de implantes capazes de estimular o crescimento ósseo guiado, o que seria muito útil em tratamentos ortopédicos e implantes dentário.
Supercapacitores
Entre os próximos desafios da pesquisa está o desenvolvimento de matrizes poliméricas mais moles, semelhantes à borracha. "Em teoria, quanto maior a deformação do compósito, maior é o sinal gerado", explicou o professor da Unesp.
Os pesquisadores procuram parceiros que se interessem em investigar novos capacitores que consigam armazenar uma quantidade maior de energia do que os modelos atuais. A nova geração desses dispositivos, apelidados de supercapacitores, é alvo das pesquisas desse tipo de energia.
Sakamoto aponta que a resposta para esse obstáculo estará mais uma vez na nanotecnologia. "O desafio será desenvolver outro nanomaterial com a propriedade primordial de acumular grande quantidade de energia em um tamanho reduzido", disse.
Resumo
Com os avanços tecnológicos, podemos inventar inúmeras utilidades para o nosso dia-a-dia, entre elas algumas podem ser úteis na geração de energia. Pesquisadores da Universidade Estadual Paulista (Unesp) realizaram uma pesquisa que visa ao desenvolvimento de um sistema para o aproveitamento da energia cinética dos carros para a geração de eletricidade. Primeiramente, eles realizaram a construção de sensores de radiação e de umidade de solo para elaborar dispositivos piezoelétricos, que geram energia quando são submetidos à pressão ou torção. Eles obtiveram sucesso na produção de nanopartículas de titanato zirconato de chumbo (PZT), preparadas em um processo químico. Para gerar energia, o equipamento necessita de pressão intermitente, que seria exercida pela passagem dos pneus dos veículos. Essa força provoca uma deformação mecânica no material, que produz energia elétrica. As aplicações dessa tecnologia são inúmeras, dentre elas destacam-se: em shoppings centers, para gerar energia para os corredores, em metrôs, em carros, para gerar energia para o motor, em compósitos de solas de sapatos, capazes de gerar energia suficiente para alimentar aparelhos celulares e outros eletrônicos portáteis enquanto seus usuários caminham. O próximo desafio é o desenvolvimento de matrizes mais moles, pois quanto maior a deformação do compósito, maior é o sinal gerado. Esses novos capacitores recebem o nome de supercapacitores.
Nesse trabalho percebe-se a presença das disciplinas envolvidas em ciências naturais, resumidamente, da seguinte maneira:
-Química: produção dos materias piezoelétricos, através de reações químicas.
-Física: processos envolvidos nas transformações de energia mecânica em elétrica e produção de energia elétrica, que envolve eletrodinâmica.
-Biologia: essa produção de energia gera uma energia limpa e alternativa, portanto não faz mal à natureza e é inesgotável e renovável.
-Matemática: a economia de energia e, consequentemente, de dinheiro gerada pelo processo alternativo de produção de energia.
Referência:
http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=energia-piezoeletrica&id=010115100409
Gabriella Eduarda Jacomel - 25 - 2 ano C
Gabriella Eduarda Jacomel - 25 - 2 ano C
Indo mais a fundo...
Nesse segundo bimestre, nosso grupo escolheu um tema para se aprofundar. O tema será o seguinte:
"A geração de energia elétrica através do movimento de pessoas e de carros"
Escolhemos esse tema pois é um meio prático, eficiente e inesgotável de produzir energia, sem prejudicar o meio ambiente.
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