A madeira se mostra um material muito promissor como alternativa para polímeros reforçados que demandam muito trabalho e custo para reciclar. Recentemente, estudos em madeiras têm se mostrado relevantes para estabelecer a madeira, e materiais à base de madeira, como peças fundamentais em instalações de transporte. 

Além da sua leveza e sustentabilidade, a madeira possui muitas propriedades vantajosas, como alta resistência e rigidez, fácil usinabilidade, boa disponibilidade e custo benefício. Se usada para componentes de transporte de carga em veículos, no entanto, o material está sujeito a inúmeros ciclos de tensões, que podem causar danos por fadiga do material. Os autores estudaram a madeira maciça de bétula (B. pendula), da Áustria. 

Em relação aos testes de fadiga ultrassônica, os corpos de prova, em vez de serem tensionados por forças externas, são submetidos a vibrações de ressonância. As amostras são montadas em um trem de carga composto por componentes que são restringidos pela condição de ressonância em frequência ultrassônica. Diante disso, ambas as extremidades de cada componente vibram em direções opostas, resultando em nós de vibração com máxima deformação e tensão em seus centros.

O autor enfatiza que os testes de fadiga ultrassônicos são estritamente realizados no regime linear elástico e a correlação linear entre a amplitude de vibração e amplitude de tensão foi determinada antes do teste realizado nos corpos de prova, e as amplitudes de tensões resultantes foram calculadas pela lei de Hooke.

Além disso, o autor afirmou que a qualidade da aderência do medidor na superfície da amostra pode ser um problema para um material fibroso e poroso, como a madeira. Com isso, normalmente são utilizados adesivos para compensar a irregularidade da superfície, que podem gerar erros nas medidas.

Com isso, os autores desenvolveram uma configuração de teste de fadiga ultrassônica, que permite testes de fadiga de ciclo muito alto para a madeira dentro de um tempo de teste razoável. Essa nova configuração foi reverter o ciclo de tensão e deformação, possibilitando testes de fadiga em madeira maciça de bétula com equipamentos ultrassônicos operando a 20 kHz, alcançando vidas úteis na ordem de 103 a 109 ciclos de carga.

O artigo conclui que essa técnica de teste de fadiga ultrassônica é um método apropriado para testes acelerados em madeiras, permitindo a coleta de dados de fadiga estatisticamente significativos de até 109 ciclos de carga dentro de um tempo de teste razoável. 

Além disso, o autor conclui que a bétula não mostrou um limite de fadiga abaixo de 109 ciclos de carga, com 50% de probabilidade de fratura em 109 ciclos encontrados em uma tensão de 29 MPa.

Troung et al. (2022) estudam a fabricação de um painel solar de perovskita (PSC) com eletrodos livres de óxidos de condução transparentes (TCO). Para isso, materiais porosos, chamados de esponjas, foram fabricados para serem usados como camadas bloqueadoras de óxido de estanho dopado com flúor (FTO), um tipo comum de TCO. 

Essas esponjas continham nanotubos de carbono de parede simples (SWCNTs) que foram revestidos de rutilo (TiO2), assim é dado o nome SWCNT/TiO2. As esponjas foram sintetizadas pela técnica de deposição de nano-cluster de carbono (NCD), utilizando um eletrodo de grafite como fonte. 

Terminada a deposição, foi necessária uma etapa de recozimento a 400°C por 30 minutos para eliminar defeitos na estrutura dos nanotubos. Em seguida, esses nanotubos foram recobertos por uma fina camada de rutilo, também depositada pela técnica NCD. 

O substrato foi novamente aquecido a 400°C para promover a cristalização de TiO2. A espessura desta camada foi monitorada via SEM e TEM. Uma vez obtida a esponja, ela foi revestida com tinta à base de perovskita (MAPbI3) utilizando a técnica de deposição química de vapor e a técnica de spincoating. 

Para finalizar o painel, foi colocado um filme de ouro por meio da técnica de pulverização de corrente contínua (DCS), para atuar como eletrodo. Outro painel com o mesmo revestimento de rutilo, mas com FTO (nano-híbrido FTO/TiO2) como centro também foi sintetizado para comparar os resultados. 

Os resultados mostram que FTO/TiO2 tem melhor desempenho como camada de bloqueio para TCO, chegando até 91,1%; enquanto o SWCNT/TiO2 mal chega a 63,0%. Os painéis SWCNT/TiO2 obtiveram eficiência de apenas 7,2% na conversão da energia captada em energia elétrica. 

Por fim, os autores recomendam recriar esse experimento com SWCNTs de alta qualidade para melhorar a condução e a mobilidade da carga; e eles auguram um próspero futuro para o desenvolvimento de painéis solares de baixo custo, flexíveis e baseados em perovskita.

A demanda crescente por cuidados de saúde de forma segura, confortável e de alta qualidade levou a um aumento exponencial das tecnologias biomédicas e nos serviços de saúde. Neste aspecto, os sensores biomédicos e dispositivos médicos implantados estão substituindo gradualmente os dispositivos médicos utilizados tradicionalmente. Para simplificar, sensores biomédicos definem uma classe de equipamentos, desenvolvidos por meio de uma combinação de engenharia e biomedicina, que detectam e/ou respondem a sinais fisiológicos do corpo humano.

O artigo aponta que um dos problemas mais críticos nesse ambiente de aplicação biomédica é a confiabilidade da fonte de alimentação para os sensores biomédicos e dos dispositivos implantáveis. A transmissão tradicional de energia elétrica (baseada em contato através de fios) é propensa ao desgaste e exposição ao longo do prazo, que leva ao contato acidental e ao choque elétrico, representando um risco potencial para o paciente.

Com isso, o artigo apresenta os nanogeradores, que são dispositivos que coletam micro energias, energias nano-mecânicas e energias térmicas e as converte em energia elétrica. Sendo assim, o nanogerador se apresenta como uma nova tecnologia que pode possibilitar o desenvolvimento de dispositivos auto-alimentados, criando um novo campo de captação e conversão de energia. Além disso, existem três abordagens técnicas típicas para nanogeradores, baseadas em três diferentes mecanismos de geração de energia: piezoelétrico, triboelétrico e piroelétrico.

Na área da biomedicina, o artigo mostra que os nanogeradores podem ser usados diretamente em biossensores para converter sinais biológicos em sinais elétricos. Por exemplo, nano-dispositivos, como acessórios, podem ser usados fora do corpo para coletar a respiração, expressão facial e outras informações. Já o nanogerador implantável pode ser usado para detectar informações como frequência cardíaca e açúcar no sangue.

O artigo apresenta um exemplo de sensores para cada mecanismo de geração de energia. No mecanismo triboelétrico, um sensor de pulso ultra sensível auto-alimentado flexível (SUPS - self-powered ultrasensitive pulse sensor) pode monitorar informações fisiológicas relacionadas a doenças cardiovasculares em tempo real. No mecanismo piroelétrico, é apresentado um exemplo de um dispositivo respiratório auto-alimentado, onde o sensor foi proposto para coletar energia respiratória, detecção respiratória e detecção da temperatura ambiente. Por fim, no mecanismo piezoelétrico, o artigo cita um sensor implantável à base de óxido de zinco (ZnO) para coletar energia gerada pela respiração e batimentos cardíacos.

Atualmente, os nanogeradores apresentam um potencial considerável para fornecimento de energia em dispositivos biomédicos, além de promover a proliferação de células e entrega de drogas, além da estimulação elétrica direta.

O artigo conclui que os materiais para eletrificação e sensoriamento devem oferecer flexibilidade, durabilidade e biocompatibilidade. Além disso, os desempenhos dos nanogeradores podem ser adaptados regulando e acoplando os materiais triboelétricos, piezoelétricos e piroelétricos. Com isso, dando ênfase na importância dos materiais utilizados nos sensores, que são necessários para garantir a adaptação desses dispositivos às diversas formas e ambientes internos, ou seja, excelente biocompatibilidade.

Historicamente, a fabricação de papel existe há milênios. Embora o papel seja antigo, o material e o processo para processar ele nunca parou de evoluir. Muita coisa aconteceu ao longo dos anos, desde a utilização de prensas de madeira a máquinas industriais. Utilizando a experimentação e desenvolvimento nas pesquisas, chegaram-se a diferentes produtos de papel com uma ampla gama de aplicações. Com o avanço da tecnologia, as simulações estão se tornando uma abordagem realista. A simulação é mais atrativa, pois permite testar novas abordagens em máquinas de tamanho industrial cada vez mais avançadas, que são caras em termos de recursos, energia e tempo. 

A análise do papel é um desafio devido à sua heterogeneidade química. Essa complexidade surge da complexa estrutura fibrosa que o papel tem no nível microscópico. Essas fibras de papel individuais são conectadas através de travamento mecânico e das forças microscópicas, que formam o papel.

Mais recentemente, estudos apresentam técnicas como modelos contínuos para análise de papel cartão e modelos de elementos finitos, que têm sido usados para modelar embalagens de papelão. Os modelos contínuos são geralmente dependentes de parâmetros baseados na estrutura do papel, que são derivados experimentalmente ou analisando as estruturas de geometrias do papel simulado. Outra abordagem para os modelos contínuos é simular toda a microestrutura do papel modelando as fibras individuais.

O modelo de papel usado neste trabalho foi desenvolvido para ser simples e eficiente. Sendo modelos de rede linear e modelos de ligações como elementos de viga, que têm a mesma abordagem para simulações de força/resistência. O autor apresenta os vínculos que são modelados como múltiplos elementos de viga. Com isso, o trabalho do autor visou avaliar a utilidade de uma abordagem baseada em fibra simplificada e computacionalmente ampla.

O artigo mostrou que o modelo pôde produzir resultados representativos para resistência à flexão, rigidez à tração, e resistência à tração na máquina e na direção transversal usando o modelo de rede linear proposto. Os resultados experimentais validaram a precisão de modelos para uma variedade de folhas de baixa gramatura, onde a validação é reforçada pela comparação dos resultados simulados com as previsões usando modelos contínuos. 

Além disso, as simulações foram realizadas várias vezes pelo autor para diferentes modelos gerados para validar a estabilidade das abordagens. A natureza simplificada do modelo permite uma validação rápida de propriedades em macroescala em um computador comum. Esses recursos e tempos de simulação são acessíveis para um desenvolvedor de papel na indústria e pode atuar como uma ferramenta intermediária entre as empresas de fabricação de papel.

Por fim, o artigo de estudo propôs um modelo linear baseado em rede, que foi apresentado para simular o comportamento mecânico de diferentes tipos de papéis. O modelo em rede pode prever rigidez à tração, resistência à tração e resistência à flexão para a direção da máquina e transversal direção para os diferentes papéis de baixa gramatura. Além disso, os resultados apresentados pelos autores foram consistentes com a teoria apresentada ao longo do artigo, o que aumenta a chance de implementação em empresas papeleiras simplificando o processo, e diminuindo os problemas encontrados no início do texto como recursos de energia, tempo e dinheiro.

Ao longo dos últimos anos, o desempenho dos fotodetectores (PDs - Photodetectors) de nanofios de perovskita melhorou e agora é equivalente ou até superior ao dos fotodiodos de silício comerciais padrão.. É amplamente reconhecido pela comunidade científica que a baixa estabilidade a longo prazo desses PDs é o maior desafio que limita sua aplicação comercial. Embora a estabilidade a longo prazo dos nanofios de perovskita tenha melhorado usando estratégias difundidas pela comunidade, os resultados ainda são inadequados e longe de satisfazer os requisitos para aplicação comercial.

O artigo apresenta a pesquisa em um líquido iônico: tetrafluoroborato de 1-butil-3-metilimidazólio (BMIMBF4). Sendo usado como um aditivo na fabricação de nanofios de triiodeto de chumbo de metilamônio (MAPbI3), o que resultou em PDs de nanofios com estabilidade e desempenho adequados a longo prazo. Neste caso, o nanofio não apresentou degradação de desempenho após ser exposto ao ar livre por mais de 5.000 horas.

Figura 1: (A) A estrutura química do líquido iônico BMIMBF 4. (B) Imagem MEV - microscópio eletrônico de varredura do nanofio de MAPbI3 com BMIMBF4. Fonte: (Wu et al. 2022).

O artigo cita que a alta estabilidade do dispositivo, tanto no início do procedimento de produção quanto durante o processo é extremamente crucial, além dos requisitos de desempenho aprimorados do dispositivo. Além disso, os parâmetros que controlam essa estabilidade ainda continuam em estudo pelo grupo.

Os autores afirmam que a aplicabilidade do PD de nanofios MAPbI3 ultra sensível e ultra estável fabricado com o aditivo BMIMBF4 é grande no campo da imagem de reflexão difusa. Uma fotografia comparativa do sistema de imagem difuso construído pelo grupo é mostrada a seguir.

O artigo mostrou que o dispositivo pode reter 100% do desempenho inicial após ser exposto a um ambiente ao ar livre por mais de 5.000 horas, sendo o fotodetector de nanofios de perovskita mais estável relatado até o momento. Além disso, o dispositivo flexível fabricado pelos autores, com o aditivo BMIMBF4, também apresentou desempenho e flexibilidade mecânica notáveis que são especificados no artigo.

Os autores concluem que esses resultados demonstraram que a introdução de aditivos líquidos iônicos em perovskitas é uma abordagem promissora para a preparação de PDs flexíveis, ultra estáveis e ultra sensíveis, que promovem consideravelmente as aplicações práticas e a comercialização de PDs de perovskita.