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Da aviação à fusão nuclear, cresce o uso de materiais compósitos

Article-Da aviação à fusão nuclear, cresce o uso de materiais compósitos

Inovação em materiais compósitos e fibras poliméricas.png
Pesquisador do Instituto SENAI de Inovação demonstrou as muitas aplicações dos polímeros reforçados com fibra na indústria de alta tecnologia

Atributos como resistência, leveza, durabilidade, condutividade térmica e outros vêm ampliando a aplicação dos materiais compósitos pelas mais diversas indústrias.

Seu uso se faz presente em setores desde mais conhecidos, como a aviação, até naqueles que lidam com tecnologia de ponta – caso, por exemplo, da fusão nuclear.

“Muitas destas aplicações não seriam possíveis sem os compósitos”, garantiu o pesquisador e doutor na área de Estruturas Leves do Instituto SENAI de Inovação, Alberto Lima Santos, em sua apresentação no Parque de Ideias da Plástico Brasil 2023. “Daí a importância de associar estes materiais ao nosso dia a dia”.

Na palestra, intitulada Inovações e Tendências em Polímeros Reforçados com Fibra, o especialista, que acumula mais de 12 anos de experiência na área, mostrou por que estes polímeros vêm ganhando a preferência dos fabricantes.

Aplicações na aviação e aeroespacial

São muitas as qualidades aproveitadas para suprir os principais requisitos da fuselagem:

  • Resistência à fadiga, erosão e tração;
  • Flexibilidade do projeto;
  • Durabilidade elevada;
  • Leveza.

Dentre eles, Santos ressalta que a resistência específica (por unidade de peso) dos compósitos é maior do que a de muitos outros materiais.

Na prática, isso significa que podem suportar cargas mais altas mesmo sendo significativamente mais leves.

Para se ter uma ideia, o Boeing 787 foi apelidado de “avião de plástico” em função de utilizar 50% de polímeros na sua fuselagem (no modelo 777, esta proporção é de 12%).

Já nos satélites e sondas, um dos principais atributos é a baixa densidade, que proporciona é econômica.

“O custo de se colocar um grama em órbita é de centenas de dólares. Se a gente consegue diminuir o mínimo peso que seja, reduz muito o custo de lançamento”, reforçou o especialista.

Além de resistência às condições extremas do espaço, Santos destaca a excelente condutividade térmica dos polímeros, ideal para gerenciar com eficiência o calor gerado por fontes internas e externas.

Polímeros reforçados com fibra e a proteção

No caso de equipamentos de proteção (EPIs, coletes e escudos balísticos, capacetes) a característica dos compósitos é sua alta resistência ao impacto, uma vez que estes equipamentos precisam ser capazes de absorver e dissipar energia de impacto, seja de projéteis, seja de objetos em alta velocidade.

A baixa densidade para melhora da mobilidade, a flexibilidade no desenvolvimento do design dos equipamentos, a resistência à umidade e o isolamento térmico para ações em campo aberto foram outras qualidades apontadas por Santos.

Energia

Os compósitos estruturais são bastante utilizados também na fabricação das torres de captação de energia eólica, da estrutura às gigantes pás.

Isso porque oferecem uma combinação de baixo peso, elevada rigidez e alta resistência à corrosão que atacaria peças metálicas.

Santos demonstrou que as pás são fabricadas por meio de um processo de infusão, no qual o material é cortado e laminado em camadas em torno de um molde de madeira, metal ou plástico.

“Quando começou a captação de energia de base eólica, nos anos 1980, a gente tinha peças de 40 metros; hoje, estamos falando em 100 metros e, no futuro, mais de 200.”

Aplicações menos usuais

Fora do alcance da maioria das pessoas no dia a dia, existem indústrias que incorporaram os materiais compósitos em seus processos de produção.

Como exemplo, Santos citou a propulsão por hidrogênio e a fusão nuclear.

No primeiro, os cilindros feitos de polímero são capazes de suportar a pressão interna do hidrogênio de até 700 bar. Entre outras características do material (leveza, durabilidade), o pesquisador do Senai destacou a segurança, uma vez que não pode haver o menor risco de vazamento, ruptura ou explosão. “Em relação aos cilindros de metais, a fragilização pelo hidrogênio é sempre uma preocupação”.

Em relação ao segundo exemplo, Santos foi taxativo: “Sem compósitos, não existiria reator de fusão nuclear”. Para esta aplicação, ele alerta que o material escolhido para forrar a parede do reator deve ter tenacidade e boa resistência térmica e à abrasão, a fim de suportar a pressão.

Outros pontos imprescindíveis são resistência à radiação, a altas temperaturas e à pressão, baixa porosidade e alta condutividade térmica, de modo a transferir com eficiência o calor gerado pela fusão para a água ou outro fluido refrigerante.

“Vocês viram como os materiais compósitos são importantes para a tecnologia mundial. As três últimas aplicações citadas – eólica, hidrogênio e nuclear – vão ao encontro da busca por energias limpas, um grande desafio da atualidade”, concluiu.

Para assistir a esta e outras palestras na íntegra, visite a Plástico Brasil Xperience, a maior plataforma de conhecimento, networking e negócios do mercado do plástico.

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