SUPERANDO LIMITES – NOVOS MATERIAIS E ESPORTE Angelo C. Pinto Instituto de Química Universidade Federal do Rio de Janeiro angelo@iq.ufrj.br

ACP

COMPÓSITOS São materiais formados de dois ou mais constituintes com distintas composições, estruturas e propriedades e que estão separados por uma interface. Um dos constituintes é denominado de fase de reforço e o outro é responsável pela impregnação do reforço, conhecido como matriz. O material utilizado no reforço pode estar na forma de fibras, partículas ou flocos. A matriz geralmente é um material contínuo. O objetivo principal em se produzir compósitos é de combinar diferentes materiais para produzir um único dispositivo com propriedades superiores às dos componentes unitários. Exemplos de sistemas de compósitos incluem: a madeira, onde a matriz lignina é reforçada com as fibras de celulose; o osso, matriz mineral reforçada com fibras de colágeno; o concreto reforçado com aço, as fibras de carbono reforçadas com resina epóxi, entre outros.

A busca é sempre por compósitos com altas propriedades mecânicas e baixas densidades que possam substituir materiais usualmente utilizados como o aço, alumínio e madeira, por exemplo.

SOLUÇÕES PARA SUPERFÍCIES E NOVOS MATERIAIS PARTÍCULAS PEQUENAS: GRANDES SOLUÇÕES PARA SUPERFÍCIES E NOVOS MATERIAIS Nanopartículas repulsivas (anti-aderência); superfícies a prova de liquídos e gorduras. Nanocompósitos para adesão (fabricação de adesivos) para revestimento impermeável a gases sob pressão para a confecção de bolas e embalagens. Tintas e revestimentos de maior aderência e melhor acabamento. Novos materiais para solados resistentes a impactos. 1nm = 10-9 m

Natureza da ligação química Forças intermoleculares: natureza e consequências Macromoléculas: síntese, estatística, entrelaçamento e dinâmica Adesão e coesão. Superfícies Galembeck, F. (1997, USP) Materiais: Progressos e Perspectivas Em A Importância da Ciência para o Desenvolvimento Nacional

KEVLAR®

Estrutura cristalina

Quem são os grandes atores responsáveis pelas pesquisas por novos materiais?

A pesquisa em materiais foi, durante muito tempo, dirigidas pelos setores militar e aero-espacial. Muitos temas charmosos e científicamente fascinantes foram despertados por interesses perversos. (Galembeck)

Muitas vezes fabricar peças em compósitos é mais caro que em metais, porém o ganho da redução do gasto com combustível vale a pena. Para cada massa de 0,453 kg reduzida em uma aeronave comercial economiza-se 1360 L de combustível por ano, sendo que as despesas com combustível representam 25% dos custos operacionais de uma aeronave comercial.

Materiais sempre foram usados para o bem e para o mal

OS ELEFANTES FORAM OS QUE MAIS LUCRARAM COM OS PLÁSTICOS Ainda bem que as bolas são sintéticas graças à Química No final do sec. XIX o uso de polímeros sintéticos evitou que ~ 10000 elefantes fossem mortos anualmente.

A Força da Natureza A pedra superior é obsidiana, abaixo dessa é granito e à direita mais abaixo está o riolito (cor clara) Dentes de elefante, de onde se extrai o marfim

LQES FÁBRICA DE NANOTUBOS O ETNA EM ERUPÇÃO Reforço;Preço por grama O material invisível do grande espetáculo

FORMAS DE CARBONO

O IMPACTO DOS MATERIAIS NO MUNDO ESPORTIVO ESSE IMPACTO É IMENSURÁVEL

Um verdadeiro laboratório de ensaios de novos materiais

Bolas de futebol Revestimento a base de poliuretano Nanocompósitos como adesivos homogêneos. Revestimento imper-meável para gases sob pressão. FULERENO - C60

A partir da Copa de 1994, as "redondas" passaram a ter revestimento de Poliuretano, dando mais velocidade ao jogo. E, nas camadas internas, um novo polímero foi adicionado: o Poliestireno, muito conhecido de nós todos na sua forma expandida, chamada de isopor. Como resultado, mais maciez e chutes ainda mais rápidos. Algumas marcas de bolas, sob o revestimento de poliuretano, têm dez camadas de poliestireno com borracha natural com microbolhas cheias de gás. Velocidade e precisão são a conseqüência. Algumas marcas utilizam camadas de polietileno sob o revestimento de poliuretano. A câmara também é feita de um polímero, a Borracha Butílica. Com as moléculas estão mais unidas que as da borracha natural, retém melhor o ar. Até na costura encontramos um compósito: o kevlar, cinco vezes mais resistente que um cabo de aço. Assim, mesmo após muitos chutes, a bola continua inteira e redondinha obdulio@abiquim.org.br

Kevlar® 2 vezes mais resistente que a fibra de vidro e muito mais leve Kevlar® 2 vezes mais resistente que a fibra de vidro e muito mais leve. Não resiste a altas compressões.

Materiais para todos os gostos e preços

1845 John Boyd Dunlop 1888

OS NOVOS MATERIAIS E A SUPERAÇÃO DE LIMITES ACP

ACP

Material : Bambu ou madeira, alumínio, fibra de carbono Recordistas mundiais: Serguei Bubka Yelena Isinbayeva

MARIA LENK: Uma glória nacional O último salto Depois da grande vitória

Não há material de melhor qualidade do que este! Esta apresentação é dedicada a Professora Aïda Espinola pelo que fez e pelo que vem fazendo pela ciência aqui e alhures

BIBLIOGRAFIA Galembeck, F. Materiais: Progressos e Perspectivas (1997) em A importância da ciência para o desenvolvimento nacional, ABC, SP. Lqes.iqm.unicamp.br Fagan, S. B. Funcionalização de Nanotubos de Carbono, RS. Ferreira, O. P. Nanotubos de carbono: Preparação e caracterização (Monografia, UNICAMP). Instituição Inovação: Da Pedra lascada aos nanomateriais.