Material registra e armazena informaes de estresse da infraestrutura

Meio ambiente

Redação do Site Inovação Tecnológica – 17/06/2024

Brilho residual

Um novo material promete no apenas Identificar defeitos em grandes infraestrutura civis, como pontes, viadutos e edifcios, como tambm manter um registro visual do evento, facilitando a tarefa de monitoramento, que no mais precisar ser feito de modo contnuo.

O material responde a estmulos mecnicos, como deformaes, trincas e danos gerados por abalos ssmicos, mas tambm a tenses, que no so fortes o suficiente para danificar a estrutura de modo catastrfico, mas que podero chegar a isso no longo prazo. E o histrico dessas tenses memorizado por meio de um efeito luminescente, denominado brilho residual, informaes essas que ficam registradas por um longo tempo.

Assim, aplicando o material nas superfcies das estruturas, possvel observar mudanas no brilho residual para determinar a quantidade de tenso que o material registrou e, por decorrncia, os riscos de defeitos ou mesmo colapso total da estrutura – e isto antes que as trincas apaream.

Dada a taxa vertiginosa da urbanizao nos ltimos 100 anos, hoje todas as cidades do mundo enfrentam problemas com o envelhecimento das infraestruturas, tornando-se cada vez mais importante monitorar essas construes.

“O que torna o nosso material verdadeiramente inovador que ele funciona sem fonte de alimentao, equipamentos complexos ou observao no local, e facilmente combinado com a tecnologia internet das coisas,” disse o professor Chao-Nan Xu, da Universidade de Tohoku, no Japo.

O material mantm uma memria do estresse mecnico por at cinco meses, simplificando o monitoramento e barateando o trabalho de inspeo.
[Imagem: Tomoki Uchiyama et al. – 10.1063/5.0209065]

Mecanoluminescente

Tecnologias para deteco de trincas e visualizao de tenses tm sido desenvolvidas usando materiais mecanoluminescentes, uma classe de materiais que apresenta luminescncia quando estimulados mecanicamente. Mas a luminescncia s pode ser observada no momento da estimulao mecnica, e as informaes sobre estmulos mecnicos passados no podem ser recuperadas, exigindo sistemas de monitoramento contnuo por cmeras.

Foram feitas vrias tentativas para combinar materiais mecanoluminescentes com materiais fotossensveis, criando um sistema onde o material emite luz em resposta ao estresse mecnico, e essa luz pode ser preservada e posteriormente analisada para reconstruir o histrico de tenso. No entanto, essas solues exigem estruturas com camadas complexas, reaes escuras e pouca durabilidade da gravao dos eventos.

O pesquisador Tomoki Uchiyama encontrou uma alternativa, um material que ele chama de LNNO (Li_0,12Na_0,88NbO₃), uma mistura de ltio, sdio e xido de nibio, dopados com praseodmio (Pr). Apesar da aparente complexidade qumica, o material pode ser sintetizado usando um mtodo simples e ecologicamente correto.

Tenses passadas

Alm de apresentar a mecanoluminescncia, o novo material tem a funcionalidade de gravao mecnica, o que significa que ele permite recuperar at mesmo eventos de estresse passados. Para registrar informaes de tenses passadas, o material aplicado como um revestimento na superfcie de um objeto. Para ler as informaes, basta ilumin-lo com uma lanterna: O brilho produzido pode ser medido usando cmeras ou sensores de luz.

Os testes demonstraram que a imagem do brilho residual corresponde quantitativamente aos resultados obtidos atravs da anlise do mtodo de elementos finitos. Alm disso, o material retm essas informaes de estresse mesmo aps um perodo de cinco meses.

“Esperamos que nossas descobertas aliviem a escassez de mo-de-obra no diagnstico estrutural e reduzam os custos,” disse Xu.

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