Ciência Dos Materiais

1 bateria

INTRODUÇÃO

Baterias são dispositivos definidos como geradores de energia elétrica, através de reações eletroquímicas que ocorrem em seu interior. Estão vastamente presentes em nosso dia-a-dia, localizadas desde em aparelhos eletrônicos a veículos automotores. A unidade geradora de energia é denominada célula, que associadas em série para o fornecimento de uma maior tensão dão formato à bateria. Neste relatório faremos uma breve explicação acerca do funcionamento, composição, aplicação, importância e história das baterias, dando um enfoque mais amplo as baterias de íons lítio, que são as recarregáveis mais utilizadas atualmente.

INTRODUÇÃO AO FUNCIONAMENTO DA BATERIA

A corrente elétrica que circula em um fio metálico, ou seja, um fluxo de elétrons que transitam pelo fio podem realizar um trabalho para uma certa finalidade. Existem dois processos principais de produção de corrente elétrica: ou pelos geradores elétricos (dínamos e alternadores), que transformam energia mecânica em energia elétrica. Ou pelas pilhas e baterias, que transformam energia química em energia elétrica. Os geradores elétricos podem ser movidos pela queda de água, por um motor diesel ou pelo vapor de água em alta pressão gerado em uma caldeira (que pode ser aquecida pela queima da madeira, de carvão, de óleo combustível ou pela energia nuclear). A energia elétrica assim produzida segue, através de fios, até o consumidor final. As pilhas e baterias produzem energia elétrica à custa de reações de oxirredução, com a grande vantagem de serem uma energia elétrica “transportável” e a desvantagem é que a quantidade de energia elétrica produzida é sempre pequena em relação ao tamanho e peso das pilhas e baterias (fato que inviabiliza o uso do carro elétrico).

O FUNCIONAMENTO DA BATERIA

A unidade eletroquímica básica capaz de gerar energia elétrica é chamada de célula. A pilha é composta por uma única célula. O termo “bateria” também é adotado para indicar uma única pilha. As baterias, porém, são sistemas compostos pela associação de duas ou mais células conectadas em série (polo positivo conectado ao polo negativo) ou paralelas (polos positivos conectados entre si, e negativos conectados entre si). Entretanto, este termo é comumente utilizado para uma única pilha também. Pilhas e baterias são dispositivos nos quais uma reação espontânea de oxirredução produz corrente elétrica. A pilha é um sistema formado por dois eletrodos, mas constitui apenas uma unidade. Já a bateria é formada por um conjunto de pilhas ligadas em série. Então, de certo modo, o estudo das baterias pode ser definido pelas reações de oxirredução que são explicados pela Eletroquímica, ou seja, é o estudo das reações químicas que produzem corrente elétrica (pilhas) ou são produzidas pela corrente elétrica (eletrólise). Dessa forma, as baterias podem fornecer diferentes voltagens e níveis de corrente. Por exemplo, a pilha comum tem uma voltagem de 1,5V. Quando são conectadas em série 6

2 Celulas solares

As células fotovoltaicas constituintes dos painéis solares são fabricadas, na sua grande maioria, usando o silício (Si) e podendo ser constituída de cristais monocristalinos, policristalinos ou de silício amorfo.

Célula fotovoltaica ou célula solar, são dispositivos com a particularidade de converterem a energia luminosa proveniente de qualquer fonte de luz, (seja do Sol ou de um simples candeeiro) em energia eléctrica. São usadas como geradoras de electricidade ou também como sensores de intensidade luminosa.

Ler mais: http://www.portal-energia.com/principais-tipos-de-celulas-fotovoltaicas-constituintes-de-paineis-solares/#ixzz3BSPjMLCz

Follow us: portalenergia on Facebook

A fabricação da célula de silício começa com a extracção do cristal de dióxido de silício. Este material é desoxidado em grandes fornos, purificado e solidificado. Este processo atinge um grau de pureza em 98 e 99% o que é razoavelmente eficiente sob o ponto de vista energético e custo. Este silício para funcionar como células fotovoltaicas necessita de outros dispositivos semicondutores e de um grau de pureza maior devendo chegar na faixa de 99,9999%.

Ler mais: http://www.portal-energia.com/principais-tipos-de-celulas-fotovoltaicas-constituintes-de-paineis-solares/#ixzz3BSPrLQth

Follow us: portalenergia on Facebook

O silício cristalino e o arsenieto de gálio são os materiais mais frequentemente utilizados na produção de células solares. Os cristais de arsenieto de gálio são produzidos especialmente para usos fotovoltaicos, mas os cristais de silício tornam-se uma opção mais econômica, até porque são também produzidos com vista à sua utilização na indústria da microeletrónica. O silício policristalino tem uma percentagem de conversão menor, mas comporta custos reduzidos

3 Blindagem

Os materiais compósitos de matriz polimérica (PMCs) reforçados por fibras são considerados excelentes materiais de engenharia. Em aplicações estruturais, quando uma elevada relação resistência peso é fundamental para o projeto, os PMCs vêm substituindo com sucesso diversos materiais convencionais. Materiais têxteis são utilizados, desde a 2a Guerra Mundial, como blindagens balísticas. Materiais fabricados com fibra do polietileno de altíssimo peso molecular (UHMWPE) são empregados na produção de blindagens, para proteção pessoal e em carros de combate. Todavia, em virtude de terem sido desenvolvidos e comercializados mais recentemente, não existem informações suficientes sobre o desempenho balístico desses materiais após a sua exposição aos agentes ambientais. No presente trabalho foi estudado o comportamento balístico de placas compósitas fabricadas com fibra de polietileno de altíssimo peso molecular (UHMWPE), após sua exposição à radiação gama. Os resultados dos testes balísticos foram relacionados com as alterações macromoleculares induzidas pela irradiação por meio de ensaios mecânicos (dureza, impacto e flexão) e físico-químicos (espectroscopia no infravermelho, calorimetria diferencial de varredura e análise termogravimétrica). Foi verificado que a irradiação gama provoca modificações nas cadeias macromoleculares do polímero, que alteram as propriedades mecânicas do compósito de UHMWPE, reduzindo, nas doses de radiação mais elevadas, o seu desempenho balístico. Estes resultados são apresentados e discutidos.

Desde os primórdios da história, o ser humano busca criar e aperfeiçoar mecanismos que o protejam das agressões dos inimigos[1]. A possibilidade de se formular o material adequado para cada aplicação foi possível desde o advento dos materiais compósitos, que têm encontrado emprego em diversos segmentos industriais, tais como aeronáutica, aeroespacial, de transportes, de material bélico, de material esportivo etc. Fibras e tecidos têm sido usados mundialmente, a partir da década de 1970, como materiais de reforço em compósitos e os materiais compósitos de matriz polimérica (PMCs) reforçados com fibras são, atualmente, considerados excelentes materiais de engenharia[2,3].

Materiais poliméricos, tais como poliéster, poliamida, aramida, polietileno e polipropileno, vem sendo largamente utilizados na industria de material bélico. Tecidos poliméricos são empregados, desde a 2a Guerra Mundial, como blindagens balísticas, quer sob a forma de blindagens flexíveis (soft armor), quer sob a forma de blindagens rígidas (hard armor). A tendência atual nos projetos de blindagens está direcionada para uma melhor relação proteção/peso[4], e, em conseqüência, os PMCs por possuírem uma maior resistência específica, vêm substituindo, com sucesso, diversos materiais de blindagem tradicionais. A blindagem rígida ou blindagem têxtil laminada, formada por camadas de tecido unidas por uma resina, comporta-se, no impacto balístico, como um material conjugado, pois além de resistirem parcialmente à ação de penetração do projétil, absorvem a energia de impacto resultante do choque do projétil com o alvo[5-8]. Presentemente, blindagens compósitas fabricadas com fibra de polietileno de altíssimo peso molecular (ultra-high molecular weight polyethylene-UHMWPE) são empregadas, face à sua baixa densidade e elevada tenacidade, em proteções pessoais (coletes e capacetes) e em blindagens de veículos de uso militar e civil[9-11].

É sabido que os materiais poliméricos, quando expostos às radiações ionizantes, apresentam modificações estruturais, que produzem, comumente, redução nas suas propriedades tecnológicas[12,13]. O desempenho balístico de blindagens de UHMWPE, após a sua exposição à essas radiações, não está perfeitamente conhecido, face ao seu desenvolvimento e fabricação mais recentes. Em conseqüência torna-se necessária a realização de estudos visando desenvolver técnicas de caracterização e de análise do comportamento destes materiais ao longo da sua vida útil.

No presente trabalho o comportamento balístico de placas compósitas de polietileno de altíssimo peso molecular (UHMWPE), após exposição à radiação gama, foi analisado com o auxílio de ensaios mecânicos (dureza, impacto e flexão) e físico-químicos (espectroscopia no infravermelho, calorimetria de varredura diferencial e análise termogravimétrica).

4 espelho telescopioc