Materiais e Sistemas Inteligentes
Código
7822
Unidade Orgânica
Faculdade de Ciências e Tecnologia
Departamento
Departamento de Ciências dos Materiais
Créditos
6.0
Língua de ensino
Português
Objectivos
Objectivos
Conceito de materiais e sistemas inteligentes. Propriedades físicas mais relevantes para os sistemas sensoriais e para os atuadores. Classes de materiais inteligentes: materiais piezoeléctricos, materiais cromogénicos, materiais com memória de forma, materiais biomiméticos, fluidos eletroreológicos. Vantagens e desvantagens das diferentes combinações das características de sensores e atuadores. Caracterização de materiais inteligentes. Implementação de soluções de engenharia utilizando materiais e sistemas inteligentes. Seleção adequada de materiais e sistemas inteligentes em função da aplicação. Projeto e dimensionamento de sistemas inteligentes.
BN 0-521-65977-9.
Pré-requisitos
Requisitos
Não existem precedências obrigatórias. No entanto assume-se que os alunos possuem conhecimentos gerais de biologia, química e física.
Conteúdo
Programa
Módulo 1 (6 aulas – 12h,TP + 18h,P ) – Responsável: Prof. Carlos Dias
Introdução ao conceito de materiais e sistemas inteligentes - Propriedades físicas mais relevantes para os sistemas sensoriais e para os atuadores. Vantagens e desvantagens das diferentes combinações das características de sensores e atuadores. Classes de materiais inteligentes.
Materiais Electroactivos (piezoeléctricos, piezoresistivos) - Propriedades físicas dos materiais piezoeléctricos. Cristais piezoeléctricos. Polímeros e cerâmicas piezoelétricas. Representação matemática do acoplamento electromecânico em materiais piezoelectricos. Colheita de energia. Piezo actuadores e sensores. Materiais piezo-resistivos, electro-estrictivos e magneto-estritivos.
Materiais cromogénicos - Vários tipos de materiais cromogénicos. Princípio físico de funcionamento. Métodos de preparação e técnicas de caracterização.
Módulo 2 (3 aulas – 6h,TP + 9h,P) – Responsável: Prof. Braz Fernandes
Materiais com memória de forma - Efeito de memória de forma. Superelasticidade. Classes de ligas metálicas com memória de forma. Ligas com memória de forma ferromagnéticas. Propriedades físicas em função do estado estrutural. Amortecimento. Força de atuação. Projeto e dimensionamento de sistemas baseados em ligas com memória de forma.
Módulo 3 (5 aulas – 10h,TP + 15h,P) – Responsável: Prof. Teresa Cidade
Fluidos eletroreológicos - Fluidos eletro e magneto reológicos. Conceitos básicos de reologia: fluidos newtoneanos e não newtoneanos, viscosidade e viscoelasticidade, diferenças de tensões normais, curvas de fluxo e de viscosidade. Caso particular dos fluidos eletroreológicos (ER) e magnetoreológicos (MR): composição dos fluidos ER e MR e efeitos dos campos elétricos e magnéticos na sua viscosidade. Aplicações.
Polímeros com memória de forma - Polímeros com memória de forma. Efeito de memória de forma (SME). Classificação dos polímeros com memória de forma (SMP) em função do tipo de estímulo aplicado para se obter o SME. Tipos de polímeros capazes de apresentar SME. Exemplos e aplicações.
Géis inteligentes: o que são , como são constituídos, como atuam e quais as aplicações?
Materiais Biomiméticos.
Bibliografia
Bibliografia
K. Ohtsuka, C.M. Wayman, “Shape memory materials”, Cambridge University Press, 2002.
MV Gandhi and BS Thompson, “Smart materials and structures”, Chapman & Hall, London, 1992. ISBN 0-412-37010-7.
DM Addington and DL Schodek, “Smart materials and technologies for the architecture and design professions”, Architectural Press (Elsevier Science), Oxford, 2005. ISBN 0-7506-6225-5.
V Srinivasan and DM McFarland, “Smart structures: analysis and design”, Cambridge University Press, Cambridge, 2000. ISBN 0-521-65977-9.