RECEITA MÁGICA

Ingredientes:
- Óleo ou azeite
- 3 ovos grandes
- 1 pitada de sal
- 1 colher de chá de vinagre ou sumo de limão
Modo de preparo:
- Coloque todos os ingredientes, exceto o óleo ou azeite, no liquidificador e coloque para bater.
- Quando a mistura estiver homogênea, enquanto bate, vá adiconando o óleo ou o azeite em fio até atingir uma consistência firme.
- Não ultrapasse o ponto para não desandar.
- Utilize em seguida, pois não possui conservantes.
Gostaram da receita de maionese caseira? Não? Por que?
Já sei. Aqui é o blog dos autoentusiastas e não um programa de culinária...
Ok. Então vou mudar um pouco a receita, pra ver se fica um pouco mais intressante.
Ingredientes:
- 30 ml de óleo vegetal
- Toner de impressora laser
- Imã de terras raras (com forte campo magnético)
Modo de preparo:
- Coloque um pouco de toner no fundo de um recipiente de vidro, adicione o óleo e misture bem.
- Por fora do recipente, aproxime o imã.
- Observe os resultados.
Não entendeu nada? Então, acompanhe o vídeo a seguir:
Vamos entender o que estamos vendo.
As duas receitas anteriores produzem colóides. Colóides não são misturas simples de duas ou mais substâncias, mas a manutenção de substâncias fracionadas em partículas, gotas ou bolhas pequenas, de dimensões micrométricas (milésimo de milímetro) ou nanométricas (milionésimo de milímetro), suspensas em outra substância que lhes oferece suporte. Forças de ordem molecular evitam que estas partículas se reagrupem e as mantém em suspensão, tornando o colóide estável.
Além da maionese, que é um meio líquido suspenso em outro líquido, podemos dar o exemplo da neblina, que é uma substância líquida suspensa em um meio gasoso, e a fuligem, que é um meio sólido suspenso em um meio gasoso.
Colóides apresentam importantes aplicações tecnológicas porque oferecem propriedades físicas e químicas completamente diferentes das substâncias puras que as originam. É o caso da maionese, com seu comportamento de pasta firme contra o comportamento líquido do óleo e da clara de ovo que lhe deram origem.
Enumerar as aplicações dos colóides num automóvel é uma tarefa complexa. Eles estão por todos os lados.
O óleo do motor possui, por exemplo, um componente detergente que mantém a borra fragmentada e suspensa na forma coloidal no meio líquido. Se este agente detergente saturar ou degradar, as micropartículas de borra têm sua suspensão instabilizada, se agregam e se depositam por todos os cantos no motor. Se o prazo de troca do óleo do motor for obedecido, a borra é eliminada junto com o óleo velho, mantendo o motor limpo.
Porém, a segunda receita mostra um tipo muito especial de colóide, cujas aplicações tecnológicas só vem sendo exploradas na prática nas últimas duas décadas.Trata-se do chamado “fluido magnético”.
Há dois tipos de líquidos magnéticos: os ferrofluidos e os fluidos magnetoreológicos. Estruturalmente, a diferença entre eles é que, enquanto os fluidos magnetoreológicos possuem partículas magnetizáveis (geralmente algum tipo de óxido de ferro, como a ferrita) com tamanho de ordem micrométrica, os ferrofluidos possuem partículas nanométricas do mesmo material, mil vezes menores daquelas dos fluidos magnetoreológicos. Esta diferença aparentemente simples cria propriedades diferentes para estes fluidos.
Os fluidos magnetoreológicos são uma criação dos laboratórios militares da década de 40, e por muitos anos não passaram de mera curiosidade de laboratório.
Os ferrofluidos surgiram nos anos 60, quando a Nasa investigava formas de manter combustíveis líquidos de foguete aderidos às paredes dos tanques. Em microgravidade, os líquidos formam gotas que ficam soltas no meio gasoso dentro do tanque, e bombear um combustível como o hidrogênio para os motores afeta seu funcionamento se alternadamente for fornecido na forma gasosa seguida de uma fase líquida.
O que eles obtiveram não foi exatamente o que queriam. Limitações tecnológicas importantes como a de geração de campos magnéticos intensos, as propriedades elétricas e magnéticas do ferro em suspensão e as propriedades coloidais inesperadas criaram um fluido de características únicas.
O resultado podemos observar no belo espetáculo a seguir:
O que não conseguimos ver é que por baixo destes cones temos eletroímãs poderosos, que oferecem apenas um pólo magnético para magnetizá-los.
Com a criação de um campo magnético fraco, a primeira coisa que percebemos é um amontoamento do fluido em torno dos cones. Conforme a intensidade deste campo magnético aumenta, percebemos que o ferrofluido sobre pelo cone, preferencialmente pelo canal helicoidal lavrado na peça.
O canal helicoidal é o primeiro lugar por onde o ferrofluido sobe porque ele é uma descontinuidade da superfície do cone, concentrando campo magnético ali, e exercendo maior atração magnética a ele.
Temos aqui nossa primeira aplicação tecnológica do ferrofluido. Podemos bombear o ferrofluido, mesmo contra a gravidade, sem termos de invadir o meio em que ele se encontra.  E mais. Controlando o design dos componentes, conseguimos criar caminhos preferenciais para este bombeamento.
Além das aplicações no setor de mecânica, as aplicações medicinais e biológicas desta tecnologia são enormes.
E a “coroa de espinhos”, o que seria?
Vamos voltar nas nossas velhas experiências ginasiais.
Uma das primeiras experiências que fazemos com magnetismo é colocar uma folha de papel por cima de um imã e derramamos limalha de ferro sobre a folha. O resultado é a formação dos desenhos de linhas de campo muito bem demarcadas.
Somos ensinados a reconhecer aquelas linhas como sendo a impressão visível do campo magnético. Mas isto não é bem verdade.
Para começar, massas concentradas de ferro facilitam a concentração de campos magnéticos, curvando-os até que passem por elas.
O “ferrão” na cauda do avião de patrulha naval P-3 Orion contém na ponta uma sonda de anomalia magnética, que constantemente lê a intensidade e a direção do campo magnético terrestre. O “ferrão” é extensível para afastar a sonda da fuselagem e dos equipamentos elétricos do avião que poderiam interferir em suas leituras.
Quando o avião passa próximo a um submarino, feito de ferro, a sonda capta uma distorção do campo magnético terrestre que indica a direção e a distância em que se encontra a massa de ferro que causa a anomalia. Massas de ferro flutuando no meio da lâmina d´água não são naturais, e certamente indicam um submarino.
Cada partícula imersa em campo magnético passa a se comportar como um imã, e gira para alinhar sua maior extensão com este campo, tal qual a agulha de uma bússola.
Conforme a limalha é lançada sobre o papel, as partículas se magnetizam. Cada partícula se vê atraída pelas outras que estão sobre a mesma linha de campo, já que oferecem a ela pólos magnéticos opostos aos dela.
Já as partículas que se encontram ao seu lado possuem pólos semelhantes, causando repulsão entre elas.
Ocorrem então,dois fenômenos opostos e simultâneos:
- a atração das partículas causa sua concentração, bem como a do fluxo magnético que as atravessa e
- a partir de certa concentração, a força de repulsão lateral entre partúculas vizinhas aumenta, instabilizando a concentração.
A oposição de forças conduz a uma condição de equilíbrio, onde a concentração é fragmentada em várias linhas paralelas, filamentares. Se as condições do campo magnético ou da concentração de limalha são alteradas, o conjunto se reconfigura até atingir novo equilíbrio.
Em sistemas onde estas condições são dinâmicas, a configuração da limalha é dinâmica.
Este comportamento sob campos magnéticos não é exclusivo da limalha.
Os cinturões de radiação de Van Allen são formados pelo vento solar, que colide com o campo magnético terrestre. Sem a proteção do campo magnético, a Terra seria um planeta estéril.
Um dos maiores segredos do nosso Sol ainda é motivo de controvérsia entre cientistas. A superfície do Sol é relativamente fria, de 6.000 graus Celsius, porém as plumas atingem até 2 milhões de graus Celsius. Como tanta energia é transferida para as plumas ainda é um completo mistério.
O que se sabe é que as plumas são feitas de plasma, partículas eletricamente carregadas a alta temperatura, que se desprendem da superfície do Sol, presas a laços de campos magnéticos poderosos. Estes campos magnéticos armazenam enormes quantidades de energia, que de algum modo são transferidas a grande distância para o plasma. A formação filamentar das plumas concentra ainda mais a energia sobre porções menores e concentradas de plasma, elevando a temperatura.
Na foto a seguir, vemos uma imagem de uma destas plumas. O círculo azul no canto superior direito dá uma referência de escala da Terra para os demais componentes da foto.
As partículas do ferrofluido apresentam o mesmo comportamento de autoorganização, que é dinâmico em função das modificações sofridas pelo campo magnético. Na ausência de campo magnético, o ferrofluido é um colóide amorfo, com as partículas distribuídas aleatória e uniformemente. Sob campo magnético, as partículas se juntam em filamentos, assim como a limalha.
Esta modificação estrutural do fluido é que cria suas características tão particulares.
A principal diferença entre a limalha livre e o ferrofluido é que este último mantém suas partículas em suspensão líquida, sem atrito estático, mas viscoso. Embora as concentrações de partículas no ferrofluido sejam geometricamente melhor definidas que os da limalha livre, a total reorganização das partículas demora um certo tempo pelo efeito amortecedor do fluido de suporte.
A autoorganização dinâmica do ferrofluido, tanto na concentração de partículas, como na concentração dos feixes do campo magnético, é capaz de fundir ou separar estes espinhos e, internamente, separar ou fundir os filamentos de partículas.
Os “espinhos” são chamadas de “picos de Rosensweig”, em homenagem ao cientista que estudou estes comportamentos complexos. São conformações que surgem do equilíbrio das propriedades do ferrofluido contra a capacidade dos fluxos magnéticos concentrados em conseguirem sustentar a massa dos picos contra a gravidade. Eles surgem onde o campo magnético possui intensidade suficiente e configuração para se dispersar para além do ferrofluido.
Uma aplicação tecnológica desta propriedade ocorre quando juntamos as propriedades do ferrofluido com outros comumente utilizados em partículas nanométricas. Existem nanopartículas com propriedades de adesão à membrana de proteína que reveste células, bactérias ou vírus. Outras podem se ligar substâncias químicas específicas ou a resíduos sólidos.
O uso da propriedade de concentração das partículas sob forte campo magnético criaria então um filtro biomagnético, ou quimiomagnético mais eficiente que os filtros mecânicos convencionais. O potencial de um filtro altamente seletivo nos mais diversos campos da engenharia e da medicina é enorme.
O mesmo efeito de concentração cria outra propriedade única do ferrofluido. Sob forte campo magnético, o fluido é atraído e se concentra, criando uma tensão no interior da bolha formada. Ao colocarmos sobre a bolha um corpo não magnético qualquer, o ferrofluido equilibra a força de esmagamento da bolha pela tensão interna criada. A peça não magnética flutua sobre o ferrofluido tenso.
Vejam o que ocorre com a moeda de cobre neste vídeo:
Ela desliza sem atrito sobre a bolha de ferrofluido induzida pelo imã.
Podemos então construir mancais de propriedades hidrostáticas semelhantes às que sustentam o virabrequim de um motor, porém sem a necessidade de bomba. Um simples imã de terras raras é capaz de fazê-lo funcionar.
Nos automóveis, os líquidos magnetoreológicos tem apresentado maior aplicação prática que os ferrofluidos. A principal propriedade que torna o líquido magnetoreológico importante é que, sob campo magnético, este fluido varia sua viscosidade até o ponto de se tornar sólido.
A GM foi pioneira no desenvolvimento de amortecedores e embreagens utilizando fluido magnetoreológico.
No final da década de 80 e início da de 90, a McLaren pesquisou este tipo de amortecedor, mas que se tornou obsoleto quando a Williams apareceu com sua suspensão ativa. Hoje, ambos os dispositivos estão banidos pelo regulamento da Fórmula 1. Mas apesar de proibido na Fórmula 1 e em outras categorias, os amortecedores de regulagem magnética já são usados em carros de rua de alto padrão.
Vejam este vídeo da Audi, demonstrando os princípios desta tecnologia:
Já este, do Corvette, mostra a diferença de comportamento dinâmico de dois Corvettes, um com e outro sem os amortecedores magnetoreológicos.
Os Corvettes são vendidos com estes amortecedores desde 2005.
Fluidos magnéticos são apenas a ponta do iceberg da tecnologia de materiais que está em vias de fazer parte do nosso dia a dia. Eles são considerados uma aplicação até elementar da nanotecnologia, que junto com a biotecnologia, prometem responder pelas revoluções tecnológicas futuras como a informática e a internet tem feito nos últimos anos.
AAD

26 comentários :

  1. o AAD é um crânio!

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  2. o AAD é um crânio!

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  3. Belíssimo e didático post !

    Valeu !

    O resultado é claramente mostrado no vídeo dos Corvette com e sem o amortecedor magnetoreológico.

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  4. Anônimo, ele foi mais cerebro que cranio =D

    Post excelente, já tinha lido muito a respeito.

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  5. Tio Gryphon na ativa!!!

    O que dizer do post?!?

    Irrepreensível! :D

    Aliás! Vc anda sumido, "seu" André! Nem no posto vai mais... :(

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  6. Só um detalhe: o pó do tonner de impressora laser é altamente cancerígeno, então se for mexer com ele é bom bem protegido.

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  7. Acho que vou faltar aula de física hoje e ler de novo esse post. hhehe

    Parabéns, queria ter um professor me explicando isso.

    GiovanniF

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  8. Post simplesmente fantástico, como sempre ocorre com explicações de engenharia do AAD!

    Mais didático, impossível.

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  9. Mais uma aplicação pioneira da GM.
    Belo posts AAD. Estávamos sentindo sua falta.

    Abraço

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  10. Obrigado a todos.

    Clesio, infelizmente não é só o toner que é cancerígeno. Materiais nanotecnológicos (nanoparticulados ou nanoestruturados) tem propriedades físicas e químicas muito diferentes do mesmo material livre na natureza.
    O nível de toxicidade e poder carcinogênico dos materiais nanotecnológicos é muito alto, são materiais difíceis de filtrar, penetram com facilidade no solo, contaminando fontes de água potável.

    Loko (Chiavaloni), só estou sumido porque o pessoal não marca nada no posto. Se marcarem, eu apareço.
    Coloca alguma convocação lá no CAB.

    PK, estou voltando. Degavar, mas firme.

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  11. André,
    Que aula! Parabéns! E ela está disponível para qualquer pessoa interessada, o que é mais fabuloso ainda.

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  12. Excelente post, sem a menor dúvida!
    Parabéns, não só pelo conteúdo mas pela introdução fantástica!

    Mas sinceramente? Não sei pq as grandes montadoras gastam bilhões para ganhar alguns % de performance em equipamentos com concepção com várias décadas.

    Vou dar um exemplo, US$ 1.8 bilhão vão ser investido para criar uma nova geração do tradicional V-8 com comando de válvula no bloco, a "desculpa" é q fica mais compacto...

    Só tem essa maneira de fazer um motor compacto?

    E pq não investe alguns poucos milhões em novas formas de suspensão que tornem esse amortecedor obsoleto de uma vez por todas?

    Logicamente boas idéias podem e devem ser aplicadas de várias maneiras então esse dispositivo magnético para regulagem de amortecimento poderia ser aplicado nas novas suspensões.

    Eu sei q é mais um "desabafo", pq eu consigo projetar uma suspensão com apenas uma peça ligando a roda ao chassis... Se a engenharia for boa, melhor em todos os sentidos...

    Mas ninguém acredita... Rs...

    Abraços e parabéns novamente!

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  13. Claudio Drummond04/08/10 07:55

    Caro André, obrigado pelo post sensacional... Voltei para os bancos da escola...
    Se os professores universitários (principalmente) tivessem metade dessa didática, seria muito mais prazeroso aprender sobre os enigmas do universo.
    Sds.

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  14. Amigos, não entendo mto de fluidos mas trabalhei oito anos numa importadora de imãs de terras raras e achei mto interessante a matéria.

    Lembrei-me dos oleos e dos condicionadores de metais (Molycote, Militec, etc)que prometem "aderir" no metal, seria algo semalhante?? Ou estou viajando demais ??

    Abraços

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  15. fico a imaginar o que os milicos andam a aprontar com esse conhecimento tecnologico aliado a nano organochips para aplicação em armas que nem conhecemos ainda.

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  16. AAD,

    A suspensão magnética do Corvette existe há bem mais tempo que 2005 como você escreveu.

    O meu C5 2001 tinha a suspensão magnética.

    O primeiro Corvette à sair com isso foi o 1991 e o código opcional era Z07.

    No C5 era opcional, no C6 opcional também mas de série no Z06 Carbon Edition e no ZR1.

    Um abraço.

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  17. Aqui algumas fotos do carro e um curto video. http://corvettebrasil.blogspot.com/2010/06/corvette-2001-magnetic-red.html

    No video do Corvette que voce colocou aquele carro com magnetic ride control é um 2003 50th aniversary. Mas no C4 já tinha esse opcional.

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  18. Lawrence, uma coisa que eu pretendo passar pra vocês ao longo do tempo é que não existe tecnologia boa ou ruim, nova ou velha, mas tecnologias mais ou menos adequadas a cada aplicação e a cada situação onde ela será empregada.

    Vou te dar um exemplo.
    Pense na cafeteira que vc tem em casa. Se essa cafeteira tiver um timer pra vc levantar já tendo o café quentinho, ali vai estar um microprocessador.
    Pra fazer essa função, um microprocessador dos anos 70, de 8 bits com poucos kilobytes de memória são suficientes. Um processador moderno, de 32 bits, vários megabytes de memória e mil vezes mais rápido ali seria usar um canhão pra matar uma formiga.
    Mas os microprocessadores de 32 bits estão tomando o lugar dos de 8 bits porque o custo deles ficou muito próximo e "matar" os de 8 bits é uma forma de aumentar a escala e baixar os custos dos processadores de 32 bits.

    A cafeteira com o processador de 32 bits nã vai fazer seu café melhor que com o processador de 8 bits. A substituição é puro desperdício de poder computacional, pra evitar desperdícios econômicos.
    Fora o desperdício computacional, trocamos seis por meia dúzia.

    Aí entra o marketing.
    Eles criam a imagem de que um processador de 32 bits torna a cafeteira mais moderna e de que isso seria uma justificativa pra vc trocar a sua velha cafeteira.

    É mais ou menos isso que tem acontecido no mercado automotivo.
    Motores com duplo comando na cabeça, acionando 4 válvulas por cilindro são as vedetes em termos de marketing vendido pelas fábricas.

    Num V8, isso faz diferença se o motor for de alto desempenho, que gira habitualmente a mais de 8000 rpm, como num Ferrari.
    Num V8 que vai passar a maior parte da vida a 1500 rpm, funcionamento suave, tracionando com câmbio automático, isso é canhão pra matar uma formiga.

    No entanto, ainda hoje não se resolveu completamente os problemas de custo dos cabeçotes de duplo comando, tanto que não são absolutamente universais.

    Então, não é de se estranhar esse investimento, numa tecnologia "velha".

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  19. Passarini, esses óleos são outra conversa.

    Totiy, o exército americano está desenvolvendo um colete a prova de balas com fluido magnetoreológico.
    Em uso normal, o fluido fica líquido, deixando o colete flexível. Caso o colete perceba a penetração de um projétil, dispara uma corrente nas bobinas impressas na malha do colete, tornando o fluido sólido, que vira uma blindagem contra o projétil.

    Carlos, obrigado pela correção.

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    1. Sei que o post é antigo, mas vou esperar respostas... Estou tentando fazer ferrofluido, fiz com bombril.. Ficou pessimo, axei tinta d toner colorida.. É mais barato, serve?? Vem 45gramas por 20reais...e quanto de oleo se usa para cada grama de pó de toner?? O imã comum nao da certo neah!? Usei um de autofalante no bombril.. Mas nao foi o bastante.. Tem que ser neodimio mesmo??

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    2. Thayanna Jully, esses ferrofluidos só funcionam se houver uma composição coloidal entre o óleo e as partículas. Repare no texto que eu comento o tamanho dessas partículas. Elas precisam ser muito pequenas para permanecer em suspensão mesmo sob intenso comapo magnético. Palha de aço é muito grosseira e não permite a formação de uma mistura coloidal, por isso não funciona. O toner que vc encontrar precisa ser de material magnético. O imã precisa atrair o pó e isso vc verifica pelo lado do cartucho sem abrí-lo. Cuidado com esse material porque ele é facilmente inalável e altamente tóxico. Os imãs de neodímio e demais imãs de terras raras (cobalto-samário, por exemplo) geram campos magnéticos mais intensos e são melhores pra esse tipo de aplicação. São facilmente encontráveis em velhos discos de computador. Os imãs de autofalante geralmente usam ferrite, com menor campo magnético mas com um custo mais acessível, e eles tem ferragens que concentram o campo magnético. Uma boa fonte para imãs de ferrite mais potentes vem de magnetrons queimados de fornos de microondas. Espero ter ajudado.

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  20. Lembro que a citroen já usou um conceito de suspensão com funcionamento mais simples e que se ajusta ao terreno, inclusive sem molas. Acho que as demais empresas não gostam de pagar patente. Creio que a principal função destes fluídos seria voltada a mancais.

    Sds,

    Cristiano Zank.

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  21. Olá;
    Sou professor de Física e trabalhei com esse tipo de fluido em sala, daí da pra mostrar que dentro desse fluido ocorre uma indução eletromagnetica, so colocar dentro dele um multimetro e vai fazendo um fluxo magnético com um imã por fora e so analisar...
    Parabéns pela aula ai.... muito bom.

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