Por que a fibra de carbono é tão cara?

Quando a fibra de carbono foi introduzida ao mundo, em motores de foguete e tanques de guerra na década de 60, ela estava fadada a dominar não apenas a fibra de vidro, mas toda uma outra gama de materiais. O que aconteceu? Cinquenta anos depois, ela ainda é um material exótico. Ela está no uniforme do Batman e nas partes de alto desempenho e nos painéis de carros caros, mas, custando 10 dólares por libra, ainda é muito cara para uso em massa. Mas nós estamos usando esse negócio há décadas. Cadê a Lei de Moore para baratear o custo? Por que ainda é tão caro? Acontece que, mesmo depois de meio século, continua sendo um saco produzir esse negócio. Antes que a fibra de carbono se torne fibra de carbono, ela começa como um material de base — geralmente um polímero orgânico com átomos de carbono ligando longos fios de moléculas, chamado poliacrilonitrila. É uma palavra grandona para um material similar aos acrílicos em carpetes e malhas. Mas, diferente do material que se transforma em roupas e coisas para se estender no chão, o material que se transforma em algo mais leve e resistente que o aço custa bem mais. Um preço inicial de mais ou menos três dólares por libra não é tão assustador, mas a coisa logo se expande. Para se chegar à parte de carbono da fibra de carbono, metade do acrílico do material inicial precisa ser eliminado. "O produto final vai custar o dobro do preço inicial, já que você queima a metade", explica Bob Norris, do grupo de matrizes compostas de polímeros do Oak Ridge National Laboratory. "Antes mesmo de considerar os custos de energia e equipamentos, o precursor no produto final é algo próximo de 5 dólares por libra". Este preço — US$ 5 por libra — é também o número mágico para conseguir colocar a fibra de carbono nas principais aplicações automotivas. Até sete é possível, mas cinco é melhor. Até aqui, só o material base já estourou o orçamento. Mas não para por aí. Forçar o acrílico a se soltar de seus átomos não-carbônicos exige máquinas monstruosas e gera muito calor. O primeiro dos dois principais passos no processamento é a estabilização de oxidação. Aqui, as fibras passam continuamente por fornos de 15 a 30 metros de comprimento, aquecidos a temperaturas de centenas de graus Celsius. O processo leva horas, sendo um enorme gasto de energia. Então o material passa pelo processo chamado carbonização. Apesar das fornalhas aqui serem menores e menos longas, elas operam em temperaturas muito mais altas — estamos falando de cerca de 1000 graus Ceulsius para o passo inicial, e depois outra rodada de aquecimento a temperaturas ainda mais altas. Você não quer nem pensar no tamanho dessa conta de energia. E tem mais. Os fabricantes ainda têm que lidar com o acrílico que não segura durante o processo de aquecimento. Gases precisam ser tratados para não causar danos para o meio ambiente. Não é fácil ser ecológico. "É muita energia, muito espaço físico ocupado e muitos equipamentos enormes", diz Norris. E até aqui estamos falando apenas da fabricação das fibras individuais. Pare um pouquinho para pensar em onde estamos no processo de fabricação, comparado a onde queremos chegar. Aquele painel com visual incrível, de trançado visível, resistente como uma rocha e levíssimo é o que você imagina quando pensa em fibra de carbono, não é? Bem, até agora nós só fizemos os fios. Ainda temos que moldá-los num entrelaçado que junte tudo e se beneficie da resistência unidirecional do material. Para fazer a coisa certa, é necessário ter certeza que todos os fios estão fazendo a sua parte. "É preciso se preocupar se as fibras estão todas paralelas e igualmente esticadas", explica Rob Klawonn, presidente da fábica de fibra de carbono Toho Tenax America. Um fio ondulado em um entrelaçado de fios faz com que o fio esticado mais próximo tenha que se esforçar mais, e este fio reto vai acabar se quebrando antes. Para compensar a possibilidade de existir um entrelaçado imperfeito, os fabricantes podem incluir dez por cento a mais de fibras do que o necessário, apesar do incremento no preço. Sozinhos, porém, estes entrelaçados não são o material forte que os fabricantes precisam. Eles são um reforço, da mesma forma que o aço é um reforço para o concreto. Atualmente, a fibra de carbono funciona em conjunto com uma resina termofixa. Juntos, eles formam um composto que pode ser manipulado para assumir um determinado formato. O problema é que, depois de moldada e curada em uma autoclave, é impossível modificar o formato sem prejudicar a integridade estrutural do produto. Um pequeno erro pode significar um desperdício grande — inclusive de tempo. A termofixação demora cerca de uma hora, um tempo longo considerando quanto demora para a indústria automotiva fazer os painéis. Por isso, não basta uma pequena modificação ou melhoria para jogar a fibra de carbono em uma faixa de preço mais baixa. É preciso uma revolução completa no sistema de fabricação. Mas, sendo isso algo com um prospecto de retorno financeiro tão alto, a indústria está se mexendo. Aqueles acrílicos tipo malha, por exemplo, podem ser usados no lugar dos que os fabricantes usam hoje. "O equipamento é menos especializado, por isso o custo do precursor pode ser cortado de 20 a 30 por cento", diz Norris. Eles também estão investigando starters renováveis como a lignina, que vem da madeira, em vez das coisas baseadas em petróleo que são usadas hoje. Processos de conversão alternativos — principalmente substituir aquecimento térmico por plasma — também poderiam diminuir os custos. "Isso cortaria o tempo gasto porque não seria mais necessário aquecer a fornalha inteira; você apenas geraria plasma o bastante para cercar os filamentos", explica Norris. E os cientistas também ainda não acertaram na mosca o processo químico para fazer a fibra de carbono funcionar com resinas termoplásticas. Mas, quando conseguirem, Klawonn prevê uma redução de 60-70% no custo do processo de conversão. A grande mudança é que os termoplásticos são rápidos para fixar e podem ser derretidos diversas vezes, o que permite correções, fazendo com que não seja mais necessário jogar tudo fora quando há um erro. A mudança está no horizonte. Norris observa que a fibra de carbono foi instalada no lugar no alumínio em novas aeronaves como a Airbus A380. "Ela está se tornando mais presente, mas até agora apenas em indústrias que podem fazer investimentos em performance". Vamos apenas esperar que os custos caiam antes das indústrias que estão esperando por essa queda.

 

ENC: Em experimento histórico, cientistas reconstroem visões do cérebro em vídeos digitais

Cientistas da UC Berkeley desenvolveram um sistema que captura a atividade visual em cérebros humanos e a reconstrói como vídeos digitais. No futuro, este processo pode permitir a você gravar e reconstruir seus próprios sonhos em uma tela de computador. Eu simplesmente não consigo acreditar que isto está mesmo acontecendo, mas de acordo com o Professor Jack Gallant, neurocientista da UC Berkeley e coautor da pesquisa publicada ontem no periódico Current Biology, "este é um avanço enorme rumo à reconstrução de imagens internas. Estamos abrindo uma janela para os filmes de nossas mentes." De fato, é de cair o queixo. Estou ao mesmo tempo entusiasmado e assustado. O processo funciona assim: Os pesquisadores usaram três pessoas diferentes para os experimentos – que, vale notar, eram membros da própria equipe de pesquisa, porque era necessário ficar em um aparelho de ressonância magnética (fMRI) por várias horas seguidas. As pessoas foram expostas a dois grupos diferentes de trailers de filmes de Hollywood, à medida que o fMRI gravava o fluxo de sangue no cérebro que passava no córtex visual de seus cérebros. As leituras foram colocadas em um programa de computador, no qual foram divididas em pixels tridimensionais chamados voxels (pixels volumétricos). Este processo decodifica os sinais cerebrais gerados pelas imagens em movimento, conectando informações de forma e espaço dos filmes a ações específicas no cérebro. À medida que as sessões progrediam, o computador aprendia cada vez mais sobre como a atividade visual na tela correspondia à atividade do cérebro. Uma paleta de imagens com 18 milhões de segundos Depois de gravar esta informação, outro grupo de vídeos foi usado para reconstruir os vídeos exibidos aos participantes da pesquisa. O computador analisou 18 milhões de segundos de vídeo aleatório do YouTube, construindo uma base de dados de atividade cerebral em potencial para cada vídeo. De todos esses vídeos, o software selecionou os cem que causavam uma atividade cerebral próxima à dos vídeos que os participantes viram, combinando-os num só vídeo. Apesar do resultado final ser embaçado e de baixa resolução, ele com certeza bate com os vídeos exibidos no experimento. Pense em todos esses 18 milhões de segundos de vídeos aleatórios como uma paleta de cores de um pintor. Um pintor vê uma rosa vermelha na vida real e tenta reproduzir sua cor usando diferentes tons de vermelho disponíveis em sua paleta, combinando-as para ficar igual ao que ele está vendo. No caso, o software é o pintor e os 18 milhões de segundos de vídeos aleatórios são a paleta de cores. Ele analisa como o cérebro reage a certos estímulos, compara-os a reações do cérebro a essa paleta de 18 milhões de segundos, e escolhe o que combina melhor com a mesma reação. Então ele combina os vídeos em um novo vídeo, que bate com o que a pessoa estava vendo. Note que os 18 milhões de segundos de vídeo não eram o que as pessoas estavam vendo – eles são apenas pedaços aleatórios usados para compor a imagem do cérebro. Dado um banco de dados enorme com vídeo e poder suficiente de processamento, o sistema poderia entender quaisquer imagens no seu cérebro. Neste outro vídeo você pode ver como este processo funciona nas três pessoas do experimento. No canto superior esquerdo, você vê o vídeo que elas estavam assistindo enquanto dentro da máquina de fMRI. Embaixo, você vê o vídeo "extraído" da atividade mental deles. Ele mostra que esta técnica gera resultados confiáveis independentemente do que está sendo assistido – ou de quem assiste. As três fileiras de clipes na coluna à esquerda mostram os vídeos aleatórios que o programa de computador usou para reconstruir a informação visual. No momento, a qualidade do resultado final não é boa, mas o potencial é enorme. O pesquisador Shinji Nishimoto, autor da pesquisa e um dos indivíduos testados, acredita que este é o primeiro passo para entrar diretamente em nosso cérebro e ver exatamente o que ele vê ou imagina: Nossa experiência natural de visão é como ver um filme. Para esta tecnologia poder ser aplicada de forma ampla, nós precisamos entender como o cérebro processa essas experiências visuais dinâmicas. Os gravadores de cérebro do futuro Imagine isso. Capturar suas memórias visuais, seus sonhos, as divagações malucas da sua imaginação em um vídeo que pode ser visto por você com seus próprios olhos. Esta é a primeira vez na história que conseguimos decodificar a atividade cerebral e reconstruir suas imagens em movimento numa tela de computador. O caminho que esta pesquisa abre é estarrecedor. Isto me faz lembrar de Brainstorm, o filme cult no qual um grupo de cientistas, liderado por Christopher Walken, desenvolve uma máquina capaz de gravar os cinco sentidos do ser humano, e então reproduzi-los para o próprio cérebro. Este novo avanço nos traz cada vez mais perto deste objetivo, que – não tenho dúvida – vai acontecer em dado momento. Dado o aumento exponencial no desempenho dos computadores e da nossa compreensão da biologia humana, acredito que isto não vai demorar tanto assim, como meros mortais possam esperar. [UC Berkeley]

 

MP dos tablets passa pelo Senado, promete 31% na queda dos preços e aguarda presidência

A MP 540, mais conhecida como a MP dos Tablets, passou sem problemas pelo Senado, e agora precisa do autógrafo da presidência para entrar em vigor. E o que isso significa? Que o projeto de zerar o PIS e o Cofins de tablets produzidos no Brasil está bem perto de se tornar realidade — provavelmente a tempo de diminuir os preços atuais até o Natal. Segundo relato da Agência Estado: "A medida melhorará o perfil das exportações brasileiras, ainda fortemente calcadas em produtos primários", afirmou o relator, senador Eduardo Braga (PMDB-AM). Ele citou dados do Ministério da Ciência e Tecnologia de que os bens de tecnologia da informação e comunicação (TIC) apresentaram déficit na balança comercial de US$ 18,9 bilhões em 2010. Com a redução dos dois tributos, a estimativa é de que o preço final dos tablets caia em 31%. O tablet é o sexto produto a receber a isenção fiscal do Programa de Inclusão Digital, que já favorecia os computadores de mesa, notebooks, teclados, mouses e modems. O limite de tamanho estabelecido pela MP é de 600cm². Já o mínimo é de 140cm², que inclui os tablets de 7 polegadas, mas exclui aparelhos como o Galaxy Note, com suas 5,3 polegadas — mas ainda não ficou claro se aparelhos com capacidade de telefonia, como o Galaxy Tab original, entram no pacote de exoneração. Menos 31% no preço dos tablets será o bastante para você comprar sua primeira tábua? E será que até o Natal teremos o prometido iPad brasileiro nas lojas? Próximos capítulos em breve.

 

Esta cientista de 19 anos pode revolucionar a energia solar

Aos 9 anos, Eden Full construiu seu primeiro carrinho movido a energia solar. Ela não parou por aí e seguiu inventando, especiamente depois de entrar na prestigiosa universidade de Princeton, que a ajudou a patentear um mecanismo simples, mas genial, que custa 10 dólares e promete aumentar a eficiência dos paineis solares em 40%. Hoje, ao vê-la explicando seu invento cheio de segurança do alto de seus 19 anos, ela me deixou com inveja. E bastante otimista. Eden acabou de vencer o Startups for Good Challenge no Social Good Summit, e faturou 10 mil dólares para continuar o desenvolvimento da sua ideia. Não que ela precise de mais um incentivo. Só este ano, ela já ganhou outros 4 prêmios de inovação científica e seus advogados de patente (é sério, ela disse que tem) já fecharam acordos com grandes fabricantes para aproveitar sua ideia. Agora que tiramos o objeto de inveja, qual é a sacada genial de Eden? Os painéis solares rendem mais quando recebem os raios de sol perpendicularmente, então o ideal é que eles acompanhem a trajetória do Sol no céu, como girassóis. Isso já acontece em alguns modelos, mas é preciso de energia (diminuindo a eficiência) e algum tipo de motor. O protótipo de Eden, chamado "SunSalute" (saudação ao Sol), segue a luz perfeitamente durante o dia, sem necessidade de eletricidade extra. A mágica está em fazer a estrutura desigual, com um lado mais pesado, e um sistema de metais e molas que se comprimem e expandem dependendo da hora do dia e o vento, permitindo a movimentação. A grande sacada é que o comprimento dos mecanismos internos está relacionado à latitude do lugar onde as células fotovoltáicas são implantadas, já que a trajetória do Sol é diferente no norte do Canadá e no centro da África, por exemplo. Se seu inglês está bom, veja quando ela apresentou a ideia pela primeira vez, em 2009: Eden foi para o Quênia este ano testar alguns protótipos, e eles funcionaram muito bem. O painel que ela pensou é relativamente pequeno, tem estrutura de bambu e é um sexto do preço do normal. Ela está refinando o protótipo para implementar 3 modelos diferentes em 2012, para que o sistema de molas dure mais tempo (atualmente precisa ser trocado 3 vezes por ano). Ao final da sua palestra que explicou vários detalhes, perguntaram à garota se ela não tinha medo de roubarem a sua ideia – ela entrou com pedido de patente, mas ainda não foi concedida. Risonha mas não muito modesta, ela explicou que a propriedade intelectual "está na calibragem para cada latitude. Se você roubar meu protótipo no Quênia ele não vai funcionar na Itália. Só eu sei." Mas e se alguém descobrir a lógica? Na pior das hipóteses, o mundo chegará antes à meta de produzir energia limpa. O que é na verdade o sonho dela. Nada mal.

 

Snaptu: Honeycomb será o último OS para tablets

A Google tem revelado aos poucos quais serão seus próximos passos em relação ao Android. O Ice Cream Sandwich é esperado já para o próximo mês e só não sai agora porque, segundo fontes, a empresa está agindo com uma cautela bastante bem-vinda. As…

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Snaptu: 'Novos iPhones' saem em outubro, afirma Al Gore

"Novos iPhones serão lançados no mês que vem", afirmou Al Gore, ex-vice-presidente dos EUA e membro do conselho da Apple, durante o evento Discovery Invest Leadership Summit, na África do Sul, nesta quarta-feira (21). Segundo Toby Shapshak, editor da…

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Snaptu: Senado aprova MP que cria incentivos à produção de tablets

O Senado aprovou nesta quarta-feira medida provisória medida que concede isenção de PIS e Cofins na venda a varejo de tablets fabricado no Brasil. O projeto de lei de conversão vai à sanção presidencial. A desoneração era uma exigência de grandes…

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