25/11/2010

Revista Nature - Notícias sobre a Produção de Grafeno

  • A revista Nature, em sua edição de hoje (25/11/2010) anuncia uma promissora notícia sobre produção comercial de extensas folhas de grafeno - a estrutura de uma única camada atômica de carbono em arranjos hexagonais, que valeu o Prêmio Nobel de Física de 2010 a André Geim e Konstantin Novoselov. 
  • A novidade vem de experimentos realizados pelo grupo de pesquisas liderado por J.M Tour da Rice University – Texas/EUA, em que uma extensa área de grafeno de alta qualidade pode ser produzida com espessura controlável a partir de diferentes fontes de carbono sólido. 
  • Os pesquisadores depositaram as camadas em um substrato catalisador metálico mantido em temperaturas abaixo de 800 °C. Foram produzidas camadas tanto de grafeno puro quanto o grafeno combinado com outros elementos. 
  • O Grafeno é um material promissor pois apresenta propriedades condutoras, mecânicas e estruturais excepcionais. Trata-se de um material bidimensional que é mais resistente que o diamante, e agora é considerado o material mais resistente do mundo. 
  • O Grafeno é uma forma de carbono e altamente condutor, que em breve será usado em computadores e eletrônicos em geral. O material foi descoberto através do uso de uma fita adesiva e um pedaço de grafite, onde conseguiram obter um floco de carbono com a espessura de um único átomo. 
  • Esse material é tão bom quanto o cobre, como condutor de calor, superando qualquer material conhecido. Ele é transparente, mas ao mesmo tempo extremamente denso, onde nem mesmo o hélio, que é o menor dos átomos gasosos, consegue atravessá-lo. A descoberta desse material irá contribuir muito para o desenvolvimento de transistores e telas sensíveis a toque. 
  • Assista ao vídeo que mostra mais informações sobre o grafeno:


18/11/2010

O que é Tribologia?

  • Para se ter uma completa compreensão do fenômeno do desgaste, é preciso que sejam considerados outros dois aspectos, isto é, a fricção e a lubrificação. Assim, define-se a palavra tribologia, do grego tribo (fricção, atrito), que é a ciência e tecnologia da interação de superfícies em movimento relativo, sendo que esta incorpora o estudo da fricção, lubrificação e desgaste.
  • Em muitos casos, baixa fricção é desejável. A operação satisfatória de articulações, como a do quadril humano, por exemplo, demanda uma baixa força de fricção. Contudo, baixa fricção não é necessariamente benéfica em todos os casos. Em sistemas mecânicos, como os freios e embreagens, fricção é essencial.
  • Uma alta força de fricção também é desejável entre o pneu de um veículo e a superfície do pavimento, assim como é importante entre o calçado e o piso durante a marcha. O mundo em que vivemos seria completamente diferente se não houvesse a fricção entre os corpos ou se esta fosse menos intensa.
  • Sempre que duas superfícies se movimentarem, uma em relação à outra, ocorrerá o desgaste, sendo que este pode ser definido como um prejuízo mecânico a uma ou as duas superfícies, geralmente envolvendo perda progressiva de material. Em muitos casos, o desgaste é prejudicial, levando a um aumento contínuo da folga entre as partes que se movimentam ou a uma indesejável liberdade de movimento e perda de precisão.
  • A perda por desgaste de pequenas quantidades relativas de material pode ser suficiente para causar a completa falha de máquinas grandes e complexas. Entretanto, assim como na fricção, altas taxas de desgaste são algumas vezes desejáveis, como em operações de lixamento e polimento.
  • Um método de reduzir a fricção e, frequentemente, o desgaste, é a lubrificação das superfícies. Ainda assim, mesmo que um lubrificante artificial não seja adicionado ao sistema, componentes da atmosfera (especialmente oxigênio e vapor d’água) têm um importante efeito e precisam ser considerados em qualquer estudo da interação de superfícies.

15/11/2010

Sistemas de Unidades de Medidas



SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI)



Sistema MKS Giorgi
Comprimento
M
Massa
K
Tempo
s
s (segundo)
m (metro)Kg (quilograma)

Na Mecânica aplicam-se dois outros sistemas conforme mostram as tabelas a seguir:     

Sistema CGS
Comprimento
C
Massa
G
Tempo
s
cm (centímetro)g (grama)s (segundo)

Sistema MK*S ou MKS Técnico
Comprimento
M
Força
K*
Tempo
S
s (segundo)
m (metro)kgf (quilograma-força)

Outras Unidades



Nome
Símbolo
Fator de Multiplicação
Exa
E
1018 = 1 000 000 000 000 000 000
Peta
P
1015 = 1 000 000 000 000 000
Tera
T
1012 = 1 000 000 000 000
Giga
G
109 = 1 000 000 000
Mega
M
106 = 1 000 000
Quilo
k
103 = 1000
Hecto
h
102 = 100
Deca
da
10
Deci
d
10-1 = 0,1
Centi
c
10-2 = 0,01
Mili
m
10-3 = 0,001
Micro
p.
10-6 = 0,000 001
nano
n
10-9 = 0,000 000 001
pico
p
10-12 = 0,000 000 000 001
femto
f
10-15 = 0,000 000 000 000 001
atto
a
10-18 = 0,000 000 000 000 000 001

Nome da Unidade
Símbolo
Valor do SI
angstrom
A
10-10 m
atmosfera
atm.
101325 Pa
bar
bar
105 Pa
barn
b
10-28 m2
*caloria
cal
4,1868 J
*cavalo-vapor
cv
735,5 W
curie
ci
3,7 x 1010 Bq
gal
Gal
0,01 m/s2
* gauss
Gs
10-4 T
hectare
ha
104 m2
* quilograma-força
kgf
9,80665 N
* milímetro de Hg
mmHg
133.322 Pa (aproxima-
do)
milha marítima
1852 m
1852/3600 m/s milha
marítima por hora
* quilate

rad
2 x 10-4 kg não confun- dir com ligas de ouro
0,01 Gy







 

13/11/2010

Vídeo Aulas: Número de Coordenação na Célula Unitária

Todo sólido cristalino tem um arranjo ordenado de empacotamento de seus átomos nos três eixos cartesianos. Esta estrutura tridimensional é chamada retículo cristalino. Na natureza existem 14 possíveis retículos cristalinos (redes de bravais), os quais podem ser agrupados em 7 sistemas. Aqui será tratado apenas o sistema cúbico, que possui três possíveis retículos (veja figura), nos quais se empacotam os átomos dos metais cristalinos.                                                   





Os três tipos de células unitárias cúbicas
Na fila de cima aparecem os pontos de rede de cada célula. Na fileira de baixo os pontos são ocupados por esferas que representam os átomos ou íons da rede. Todas as esferas representam átomos ou íons idênticos, centrados nos pontos de rede. Observe que as esferas nos vértices dos cubos de corpo centrado ou de face centrada não se tangenciam. Na célula de corpo centrado, o átomo de cada vértice é tangente ao átomo central, e na célula de face centrada é tangente as três esferas centradas nas faces adjacentes.






09/11/2010

Estrutura cristalina cúbica de face centrada (CFC)


Centro de um átomo em cada vértice e nos centros das faces do cubo (célula).

Direção de empacotamento: diagonal de cada face.

Exemplos: cobre, alumínio, prata e ouro.





4 átomos em cada célula.

NC = 12

FEA = 0.74 (alto)

Relação aresta da célula / Raio atômico:

a2 + a2 = (4R)2     a = 2 R (2)1/2                                                 







Exemplo:

Determinar o volume da célula unitária da estrutura cristalina CFC.

a2 + a2 = (4R)2

Logo: a = 2R(2)1/2

Vc = a3 = [2R(2)1/2]3 = 23 R3 [(2)1/2]3 = 16 R3 (2)1/2

Calcular o FEA para estrutura cristalina CFC.

FEA = Vol. Átomos na célula = VE
            Vol. Total da célula       VC

Vol. Da esfera =   4PI * R3
                                 3

Para a estrutura CFC temos 4 átomos na célula unitária, logo:

VE = 4 *  4 PI * R3 = 16 PI * R3
                 3                    3

Portanto: FEA =  16/3 * PI * R3  =   PI           =      3.14      = 0.74
                              16 R3 (2)1/2            3 (2)1/2         4.24
 



07/11/2010

Estrutura cristalina dos metais

Metais: ligação metálica

· Ligação não direcional;
·  Normalmente um único elemento (mesmo raio atômico);
·  Poucas restrições em relação à quantidade e posição dos átomos vizinhos;
·  Muitos vizinhos próximos;
·  Alto grau de empacotamento;

Três estruturas cristalinas para os metais:

·  Cúbica Simples: CS
·  Cúbica de face centrada: CFC
·  Cúbica de corpo centrado: CCC
·  Hexagonal compacta: HC




Estrutura cristalina cúbica simples (CS):


Estrutura rara. A direção de empacotamento são as bordas do cubo
Baixa densidade de empacotamento.
Somente o Po (Polônio) tem esta estrutura.




Número de coordenação (NC):

Número de átomos vizinhos (ou em contato) de cada átomo.



Para CS temos NC = 6.



Fator de empacotamento atômico (FEA):

Soma dos volumes das esferas de todos átomos no interior de uma célula dividido pelo volume total da célula.

FEA = Volume dos átomos na célulaVE
           Volume total da célula                VC

Para estrutura CS temos:






Relação Raio atômico R e aresta a:
R = 0.5  a

Volume da esfera:
Vesfera = 4 * PI * R3
                  3

FEA = 0.52 para estruturas CS.

03/11/2010

Eletricidade - Lei de Coulomb

LEI DE COULOMB




Constante da eletrostática no vácuo: ko = 9.109N/m2C2

Grandeza
Representação
Unidade (SI)
força elétrica
F
N (newton)
cargas elétricas
Q1 e Q2
C (coulomb)
distância entre as cargas
d
m (metro)

 FORÇA DE REPULSÃO

 Cargas elétricas de sinais iguais

a) cargas positivas


 b) cargas negativas




 FORÇA DE ATRAÇÃO

Cargas de sinais diferentes


 




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