Especialistas discutem inovações em materiais magnéticos

Agência FAPESP, em 17/09/2015

 

O estado da arte dos materiais magnéticos e a evolução das tecnologias a eles relacionadas foram discutidos na 22ª edição da Soft Magnetic Materials Conference (SMM), na Associação Brasileira de Metalurgia, Materiais e Mineração (ABM), em São Paulo (SP), de 13 a 16 de setembro.

Pela primeira vez o evento, organizado bianualmente por entidades europeias ligadas ao setor, foi realizado no continente americano. Para Fernando Jose Gomes Landgraf, presidente do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) e coordenador da conferência, a escolha do Brasil evidencia a importância do país na área.

“A comunidade brasileira tem tido uma presença importante nesse ramo da ciência e da tecnologia ligado ao magnetismo de materiais, de extrema relevância para a indústria e a sociedade em geral. Por exemplo, todos os motores elétricos que nos cercam usam esse tipo de material que é facilmente magnetizável e desmagnetizável. O Brasil é reconhecido internacionalmente especialmente pelos estudos sobre as relações entre a microestrutura dos materiais e as propriedades magnéticas, algo de grande relevância para o desenvolvimento da área”, destacou.

De acordo com Landgraf, o entendimento da engenharia dos materiais é importante para que sejam desenvolvidos materiais facilmente magnetizáveis e desmagnetizáveis que gerem movimento com menor dissipação de energia, entre outros aprimoramentos.

“A transformação de eletricidade em movimento por meio do magnetismo envolve perda de energia, e um dos desafios é fazer com que esse processo ocorra com o mínimo de perda possível. O assunto de dissipação de energia nos materiais magnéticos é bastante estudado, assim como o desenvolvimento de novos materiais mais eficientes para a indústria. Esses estudos são ainda mais importantes, considerando que 1% de todo o aço do mundo é usado nesse tipo de aplicação – são 10 milhões de toneladas de aço por ano fabricados e usados em motores elétricos, sendo que o Brasil produz 500 mil toneladas com esse fim”, disse.

Magnetorestrição dos materiais

Entre os avanços do Brasil no desenvolvimento de novos materiais magnéticos, foram apresentados trabalhos realizados na Escola de Engenharia de Lorena (EEL) da Universidade de São Paulo (USP) para aumentar a magnetostricção dos materiais – a capacidade de materiais ferromagnéticos se deformarem devido à presença de um campo magnético externo.

“A adição do elemento químico boro é um esforço nesse sentido de melhorar a magnetostricção. Já foram estudados vários sistemas, como ferro-titânio, ferro-vanádio, ferro-estanho, e a ideia é entender por que as propriedades de magnetostricção melhoram com a adição desses elementos não magnéticos e, numa segunda etapa, com a adição de boro”, contou Cristina Bormio Nunes, da EEL-USP.

Nunes apresentou estudos realizados com ferro-cromo, uma liga de ferro, cromo, silício e outros elementos utilizada na fabricação de um grande número de tipos de aço e ligas especiais, com aplicações na produção de aço resistente à corrosão e de alta resistividade elétrica, entre outras.

Para os estudos de novos materiais magnéticos, o grupo de Nunes na EEL adaptou um sistema capaz de fazer medições magnéticas com a aplicação de esforços mecânicos. O projeto Construção de um sensor de força usando a liga Fe-Ga e a liga Fe-Al dopada com boro, que contou com apoio da FAPESP, levou ao desenvolvimento de um transdutor que auxilia os pesquisadores na medição das propriedades de magnetostricção e magnetização dos materiais estudados aplicando força, por compressão ou tração.

Os pesquisadores trabalham agora para miniaturizar o sensor e encapsulá-lo como produto.

“Dessa forma podemos atuar também no desenvolvimento de materiais magnéticos que podem ser utilizados como sensores de toque, de força ou pressão, de presença e vários outros tipos, com aplicações que vão desde a construção civil e a indústria automotiva à área médica, como em cirurgias pouco invasivas, que necessitam de materiais magnetostrictivos para auxiliar na movimentação de bisturis e câmeras inseridos por meio de pequenos orifícios”, explicou Mateus Botani de Souza Dias, também da EEL.

Dias trabalha na otimização das propriedades magnéticas e mecânicas de ligas compostas por ferro, alumínio e boro. O projetoOtimização de propriedades piezomagnéticas de ligas de Fe-Al-B para utilização em sensor de força também conta com apoio da FAPESP.

“Trata-se de estudos que estão na fronteira do conhecimento e que contribuem para o avanço da área internacionalmente, o que por si já justifica a realização da SMM no Brasil e a promoção de um maior diálogo entre os pesquisadores locais e a comunidade internacional”, disse Frank Patrick Missell, da Universidade de Caxias do Sul (UCS).

Sensores magneto-elásticos

Missell iniciou seus estudos na Princeton University, em Nova Jersey, nos Estados Unidos, seguindo para o Massachusetts Institute of Technology (MIT), e atua no desenvolvimento de sensores magneto-elásticos com diversas aplicações – entre elas, em aparelhos portáteis para detecção de bactérias em amostras de exames médicos e em alimentos.

Também foram destacados novos investimentos na indústria do setor. Daniel Domingues, da Aperam, empresa de aços inoxidáveis, aços especiais elétricos e ligas de níquel, falou sobre um novo produto que será lançado em 2016: o aço elétrico de grão superorientado (HGO), material utilizado na produção de transformadores de alta eficiência.

O projeto, que contará com investimentos de mais de US$ 15 milhões, promete oferecer ao mercado um produto de maior permeabilidade e melhor eficiência energética. “Para os setores de geração e distribuição de energia, isso significa transformadores menores e mais eficientes”, explicou Domingues.

A SMM 22 contou com palestras e apresentação de 190 trabalhos científicos de 29 países: Brasil, Alemanha, Argentina, Áustria, Bélgica, Canadá, Colômbia, Coreia do Sul, Eslováquia, Eslovênia, Espanha, Estados Unidos, Finlândia, França, Gana, Grécia, Indonésia, Irlanda, Itália, Japão, México, Noruega, Reino Unido, República Tcheca, Romênia, Rússia, Singapura, Tailândia, Turquia e Ucrânia.

Foram realizadas ainda visitas técnicas ao Laboratório de Materiais Magnéticos do Instituto de Física da USP, na capital paulista, e ao Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), em Campinas (SP).

Mais informações em www.abmbrasil.com.br/seminarios/smm22/2015/general-information.

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