quarta-feira, 31 de janeiro de 2018

Nosso futuro chegando



Drones espaciais vão aumentar vida útil de satélites
Redação do Site Inovação Tecnológica -  31/01/2018








O drone espacial - a estrutura do centro para a direita - aproximando-se para agarrar um satélite sem combustível. [Imagem: Effective Space]


Drones espaciais
A empresa aeroespacial britânica Effective Space anunciou ter assinado o primeiro contrato para enviar um drone espacial que deverá capturar e passar a manobrar um satélite de comunicações que está ficando sem combustível.

O cliente está sendo mantido em segredo, mas a empresa adiantou que, "em 2020, [lançaremos] uma frota de drones espaciais" em direção a um satélite em órbita geoestacionária, o que significa que a empresa precisará de um foguete de grosso calibre - satélites geoestacionários orbitam a Terra a 36.000 km de altitude.

Hoje existem mais de 600 satélites de comunicação nessa faixa, conhecida como "Cinturão de Clarke", em homenagem ao escritor de ficção científica Arthur C. Clarke.
A expectativa é que esse tipo de serviço permita aumentar significativamente a vida útil dos satélites artificiais e também abra caminho para manobrar e eliminar lixo espacial.

Motores iônicos
Os satélites são projetados para operar por cerca de 15 anos, em média. Quando seu combustível acaba, eles perdem a capacidade de controlar sua posição e orientação, o que impede que se alinhem com as estações em terra para estabelecer as comunicações. Mesmo que todos os demais equipamentos continuem funcionando, o satélite que fica sem combustível efetivamente se torna um lixo espacial, e fica por lá, desperdiçando uma valiosa posição no Cinturão de Clarke.

Os drones espaciais da Effective Space foram projetados com garras que permitem que eles "abracem" satélites que não foram projetados para atracamento.

Cada drone espacial pesa cerca de 400 kg e é dotado de motores iônicos, que se encarregarão de manobrar, orientar e manter a altitude dos satélites.

Quando o satélite pifar de vez, o drone irá então retirar o lixo espacial do Cinturão Clarke, colocando-o em uma "órbita cemitério", onde não atrapalhará as futuras missões. O drone espacial, por sua vez, poderá ser reutilizado, sendo direcionado para sua próxima missão junto a outro satélite que estiver ficando com o tanque vazio.

Cada drone também está sendo projetado para uma vida útil de 15 anos, quando seus próprios motores iônicos ficarão sem combustível - antes disso, porém, eles serão dirigidos para a órbita adequada ao seu descanso final.

domingo, 31 de dezembro de 2017

Somos sol



Painel solar do século passado é reinventado
Redação do Site Inovação Tecnológica -  28/12/2017

A grande vantagem do painel solar tipo janela dupla é que virtualmente todos os elétrons são aproveitados. [Imagem: Bell et Ramachers - 10.1016/j.joule.2017.11.007]

Painel solar com gás
Pesquisadores estão reinventando uma forma de coletar energia solar que havia sido aventada no início do século passado, mas que ninguém havia conseguido fazer funcionar a contento.

Trata-se essencialmente de uma janela de vidro dupla cheia de gás. O painel externo é transparente e conduz eletricidade. A janela interna é revestida com um material especial, que atua como fonte de elétrons quando atingido pela luz solar - um "fotocatodo".

Os dois painéis são separados por um gás inerte, como o argônio - exatamente como se encontra em janelas duplas visando isolamento acústico e térmico.

Quando a luz solar atinge o painel, os elétrons são arrancados do fotocatodo e saltam através do gás para o painel externo, sem serem absorvidos ou perdidos. Como o painel externo é condutor, eles são dirigidos para eletrodos e daí para fora da estrutura.
Isso é totalmente diferente de como os elétrons se comportam nos painéis solares fotovoltaicos atuais - sobretudo quanto à sua possibilidade de perda. A grande vantagem é um forte ganho de eficiência, em um momento em que melhorias na fotovoltaica tradicional, baseada nas células solares de silício, estão cada vez mais difíceis de se alcançar.

Fotocatodo
"É gratificante descobrir uma reviravolta de uma ideia que remonta ao início do século 20 e, como físico de materiais, é fascinante procurar materiais que podem funcionar em um ambiente tão diferente dos fotocatodos padrão," disse o professor Gavin Bell, da Universidade de Warwick, no Reino Unido.

A equipe até agora selecionou uma lista de materiais candidatos a funcionar como fotocatodo nesse painel solar reinventado, incluindo filmes finos de diamante, que seriam muito robustos e duráveis. Mas o trabalho continua em busca do material ótimo e que, simultaneamente, passe pelo crivo da viabilidade econômica. Eles estão entusiasmados.

"Nosso dispositivo é radicalmente diferente do padrão fotovoltaico e pode até mesmo ser adaptado para outras tecnologias verdes, como converter o calor diretamente em eletricidade, por isso esperamos que este trabalho inspire novos avanços," disse Bell.
Bibliografia:

Photoelectric Solar Power Revisited
Gavin R. Bell, Yorck A. Ramachers
Joule
DOI: 10.1016/j.joule.2017.11.007

terça-feira, 31 de outubro de 2017

Dominando a matéria



Metal líquido fabrica camadas metálicas de espessura atômica
Redação do Site Inovação Tecnológica -  26/10/2017







 As camadas monoatômicas podem ser deixadas por onde a gota de metal líquido escorre ou pode ser coletada diretamente no material. [Imagem: RMIT University]



Materiais bidimensionais em escala industrial
No que está sendo saudado como "uma descoberta que se faz uma vez em cada década", pesquisadores australianos descobriram como usar metal líquido para criar materiais bidimensionais, com espessura atômica ou molecular.

Lembre-se que o grafeno rendeu o Prêmio Nobel depois de ser extraído do grafite usando uma fita adesiva, e até hoje é difícil fabricá-lo em escala industrial. A molibdenita e a perovskita estão um pouco à frente em termos de aplicações tecnológicas, mas estão no mesmo barco quando o assunto é a fabricação industrial.

Daí a importância do trabalho de Ali Zavabeti e seus colegas da Universidade RMIT, que desenvolveram uma técnica que sintetiza películas atomicamente finas de óxidos metálicos em temperatura ambiente - as ligas metálicas conhecidas como metais líquidos, ao contrário de metais fundidos, são líquidas por volta dos 30ºC.

Isso abre o caminho da indústria para as inúmeras tecnologias de armazenamento de dados e computação que vêm sendo demonstradas ao longo dos últimos anos com esses materiais monoatômicos, além de ter o potencial de revolucionar a forma como fazemos química, reformulando os métodos de fabricação de produtos químicos que vão dos medicamentos aos fertilizantes e plásticos.

"Nós prevemos que essa tecnologia se aplique a aproximadamente um terço da Tabela Periódica. Muitos desses óxidos atômicos são materiais semicondutores ou dielétricos. Os componentes semicondutores e dielétricos são a base dos aparelhos eletrônicos e ópticos atuais. Espera-se que, trabalhando com componentes atomicamente finos, cheguemos a uma eletrônica melhor e mais eficiente em termos energéticos. Essa capacidade tecnológica nunca esteve acessível antes," afirmou o professor Torben Daeneke, coordenador da equipe.


 Esquema do processo, que funciona a temperatura ambiente. [Imagem: Ali Zavabeti et al. - 10.1126/science.aao4249]

Metal líquido
A coisa é tão simples quanto parece - com os materiais em mãos, dá para fazer em casa, embora seja necessário um microscópio eletrônico para ver o resultado e tirar proveito dele.

A técnica consiste em dissolver em metal líquido os materiais que se deseja depositar na forma de camadas monoatômicas - isso inclui virtualmente todos os óxidos metálicos, que ainda não existem como estruturas em camadas bidimensionais.

A seguir, assim como um lápis passando sobre um papel deixa camadas de grafeno, o metal líquido é posto para escorrer de forma controlada sobre uma superfície, deixando atrás de si as camadas atômicas de óxidos metálicos. Também se pode trabalhar com gotas do material, coletando as camadas atômicas com uma superfície plana, como o substrato de um chip, por exemplo.

"Nós usamos ligas não-tóxicas de gálio, um metal parecido com o alumínio, como um meio de reação para cobrir a superfície do metal líquido com camadas atomicamente finas de óxido do metal adicionado, em vez do óxido de gálio natural.

"Essa camada de óxido pode então ser esfoliada simplesmente tocando o metal líquido com uma superfície lisa. Maiores quantidades dessas camadas atômicas finas podem ser produzidas injetando ar no metal líquido, em um processo que é semelhante a fazer o leite espumar na preparação de um cappuccino," detalhou Daeneke.
Bibliografia:

A liquid metal reaction environment for the room-temperature synthesis of atomically thin metal oxides
Ali Zavabeti, Jian Zhen Ou, Benjamin J. Carey, Nitu Syed, Rebecca Orrell-Trigg, Edwin L. H. Mayes, Chenglong Xu, Omid Kavehei, Anthony P. O Mullane, Richard B. Kaner, Kourosh Kalantar-zadeh, Torben Daeneke
Science
Vol.: 358, Issue 6361, pp. 332-335
DOI: 10.1126/science.aao4249