PRODUÇÃO ACADÊMICA Repositório Acadêmico da Graduação (RAG) TCC Ciências Aeronáuticas
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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título: Uso de grafeno em aeronaves: perspectivas quanto à sua aplicação
Título(s) alternativo(s): Use of graphene in aircraft: perspectives as to its application
Autor(es): Campos, Luís Cláudio Barbosa
Primeiro Orientador: Silva, Tammyse Araújo da
metadata.dc.contributor.referee1: Ribeiro, Paulo José Gonzaga
metadata.dc.contributor.referee2: Fernandes, Andréluiz da Silva
Resumo: A indústria aeronáutica, de forma progressiva, vem substituindo os materiais utilizados em aeronaves e em seus componentes por outros mais eficientes, processo evolutivo natural e necessário. Com o advento da nanotecnologia, foi possível transformar materiais empregados em diferentes campos, tornando-os mais leves, resistentes e sustentáveis. Figura nesta tecnologia o grafeno. Tal material apresenta extraordinárias propriedades mecânicas, elétricas, térmicas, ópticas, além de ser resistente, leve, flexível e elástico. Considerando tais particularidades, esta pesquisa tem por objetivo verificar a aplicabilidade do grafeno em aeronaves e seus componentes. Para isso, adotou-se uma metodologia básica, qualitativa e de procedimentos bibliográficos. Como resultado, foi possível verificar que o grafeno, por apresentar particularidades relacionadas à sua estrutura a partir das ligações de carbono, é um dos materiais mais versáteis já produzidos. Em decorrência de sua versatilidade, ele pode ser aplicado em diferentes áreas, que incluem o tratamento de água salina; diminuição da emissão de CO2; detecção de doenças de forma mais rápida; materiais de interesse da construção civil; tinturas para cabelo; células solares com menos custos e mais flexíveis; microprocessadores menores e mais resistentes; pneus de bicicletas firmes e duradouros e quadros mais leves. A pesquisa também constatou possíveis aplicações do grafeno na indústria aeronáutica, podendo substituir estruturas à base de compósitos e de liga de alumínio; ser componente da bateria; ser utilizado em revestimento, sensores, atuadores térmicos, protetores, processadores, além de ser capaz de reduzir o peso (de peças ou aeronaves), ser utilizado como impermeabilizante e diminuir os impactos ambientais de ruídos e emissão de CO2. Com tantas utilidades, uma aeronave protótipo construída a base de grafeno já foi desenvolvida na Europa e segue em fases de testes. Esta aeronave é o Prospero e, entre os resultados dos seus testes, está o de voar com menor arrasto, conseguir executar o gerenciamento térmico e evitar danos causados por raios. Percebe-se, portanto, que o grafeno é uma tecnologia bastante útil e o país que dominar a sua extração, pesquisa e aplicação sairá na frente em diversas áreas. Neste sentido, verificou-se com o estudo que o Brasil é o segundo maior produtor de grafite (base do grafeno), atrás da China, ao mesmo tempo em que está em terceiro lugar em termos de reserva, perdendo para a Turquia e a China. Apesar disso, o país investe pouco no desenvolvimento de produtos e em conhecer o material. À vista disso, a União Europeia desenvolve produtos e materiais, incluindo o Prospero, sendo alto o investimento no setor, cerca de 1 bilhão de euros. Diante esta realidade, sugere-se como pesquisa futura investigar o uso de grafeno pela Embraer, visto a importância que esta empresa tem no cenário internacional e a disponibilidade da matéria-prima no país.
Abstract: The aeronautical industry has been progressively replacing the materials used in aircrafts and their components for more efficient ones, an evolutionary process which is natural and necessary. With the advent of nanotechnology, it became possible to transform materials used in different fields of the industry, making them lighter, more resistant, and sustainable, e.g., the graphene. The graphene material has extraordinary mechanical, electrical, thermal, and optical properties, in addition to being resistant, light, flexible and elastic. Considering these particularities, this research aims to verify the applicability of graphene in aircrafts and their components. For such purpose, a basic qualitative methodology and bibliographic set of procedures were adopted. As a result, it became possible to observe that graphene, by presenting particularities related to its structure from carbon bonds, is one of the most versatile materials ever produced. Due to its versatility, it can be applied in different areas, which include saline water treatment; decrease in CO2 emissions; faster detection of diseases; materials of interest to civil construction; hair dyes; cheaper and more flexible solar cells; smaller, stronger microprocessors; firm, durable bike tires and lighter frames. The research has also found possible applications of graphene in the aeronautical industry, for example its usage in the replacement of structures based on composites and aluminum alloy; to be a battery component; to be used in coating, sensors, thermal actuators, protectors, processors, in addition to being able to reduce the weight (of parts or aircraft), to be used as waterproofing and to reduce the environmental impacts of noise and CO2 emissions. With so many uses, a prototype aircraft built on graphene has already been developed in Europe and is still undergoing testing. This aircraft is the Prospero and, among the results of its tests, is to fly with less drag, to be able to perform better thermal management and to avoid damage caused by lightning. It can be seen, therefore, that graphene is a very useful technology, and the country that masters its extraction, research and application will come out ahead in several areas. In this sense, it was verified with this study that Brazil is the second largest producer of graphite (based on graphene), behind China, and it is in third place in terms of reserves, losing to Turkey and China. Despite this, the country invests little in the development of products and in getting to know the material. In view of this, the European Union develops products and materials, including Prospero, and investment in the sector is high, around 1 billion euros. Given this reality, it is suggested as future research to investigate the use of graphene by Embraer, given the importance that this company has in the international scenario and the availability of raw material in the country.
Palavras-chave: Grafeno
Graphene
Nanotecnologia
Inovação
Aerovanes
Nanotechnology
Innovation
Airplanes
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA AEROESPACIAL::SISTEMAS AEROESPACIAIS::AVIOES
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Pontifícia Universidade Católica de Goiás
Sigla da Instituição: PUC Goiás
metadata.dc.publisher.department: Escola Politécnica
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.pucgoias.edu.br/jspui/handle/123456789/4367
Data do documento: 13-Jun-2022
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