Materiais e Sistemas Inteligentes

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.

Caracterização geral

Código

7822

Créditos

6.0

Professor responsável

Carlos Jorge Mariano Miranda Dias

Horas

Semanais - 5

Totais - 94

Idioma de ensino

Português

Pré-requisitos

Não existem precedências obrigatórias. No entanto assume-se que os alunos possuem conhecimentos gerais de biologia, química e física.

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.

Electroceramics AJ Moulson and JM Herbert Chapman and Hall.

Smart materials and structures, MV Gandhi and BS Thompson, Chapamn and Hall

Método de ensino

As aulas teóricas são dadas numa sala com slideshow. É acompanhada de demonstrações práticas e resolução de problemas á medida que é necessário. As aulas práticas são dadas no laboratório.

Método de avaliação

A avaliação contínua obriga à realização de testes, um por cada módulo e à presença nas aulas laboratoriais.

A nota final é obtida ponderando a nota de cada módulo de acordo com o respectivo numero de semanas de lecionação. eCrom-0.75;  eActivos -1.5;  LMF -1; eReol-1.75

É necessária a nota minima de 10 valores para se obter Aprovação.

Conteúdo

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 magnetoestritivos. 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.

Aplicações (Aulas práticas) Cada modulo terá aulas práticas de demonstração. Após o conjunto de aulas de demonstração os alunos devem escolher um tema para efetuar um mini projeto

Cursos

Cursos onde a unidade curricular é leccionada: