Materiais e Estruturas Inteligentes: Fundamentos e Aplicações

Domingos Alves Rade*

Faculdade de Engenharia Mecânica – Universidade Federal de Uberlândia

Materiais Inteligentes (smart materials) são entendidos como aqueles que exibem acoplamento de dois ou mais domínios físicos (mecânico, térmico, elétrico, magnético ou químico), de modo que variações nas variáveis de estado associadas a um destes domínios induz variações nas variáveis correspondentes a outro domínio. Este acoplamento permite que certas propriedades destes materiais sejam alteradas de forma previsível e controlada. Por outro lado, estruturas inteligentes (smart structures) são sistemas de engenharia que utilizam materiais inteligentes para lhes conferir certas funcionalidades desejadas (controle de vibrações, de forma ou de ruído, identificação de danos, autorreparação de danos, entre outras). Em muitos aspectos, o funcionamento de estruturas inteligentes busca reproduzir o comportamento observado em seres vivos, que atingiram alto grau de sofisticação funcional em virtude do processo evolutivo.  Nesta palestra são inicialmente apresentados os conceitos fundamentais subjacentes aos principais tipos de materiais inteligentes utilizados em engenharia: materiais piezelétricos, materiais com memória de forma, fluidos magnetorreológicos e polímeros eletroativos. Em seguida, são descritas numerosas aplicações destes materiais em sistemas de engenharia, com destaque a inovações tecnológicas relevantes. Por fim, é discutido o estágio atual e as oportunidades de pesquisa no Brasil, relacionadas a materiais e estruturas inteligentes.

* Possui graduação em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal de Uberlândia (1984), mestrado em Engenharia Aeronáutica pelo Instituto Tecnológico de Aeronáutica (1987), doutorado em Sciences pour l'Ingénieur pela Université de Franche-Comté, Besançon, França (1994) e pós-doutorado na Université de Franche-Comté, Besançon, França (2004). É professor Titular da Faculdade de Engenharia Mecânica da Universidade Federal de Uberlândia. Foi professor convidado da Université de Franche-Comté, em Besançon, França, do Institut National des Sciences Appliquées de Rouen, França e da École Nationale Supérieure d'Ingénieurs du Mans, França. Tem experiência na área de Engenharia Mecânica, com ênfase em Dinâmica Estrutural, atuando principalmente nos seguintes temas: problemas inversos, controle de vibrações, análise estrutural probabilística, materiais e estruturas inteligentes e interação fluido-estrutura. É vice-coordenador do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Estruturas Inteligentes em Engenharia. Foi membro e coordenador da Câmara de Assessoramento de Arquitetura e Engenharias da FAPEMIG (2008-2012). Foi coordenador do Curso de Graduação em Engenharia Aeronáutica da Universidade Federal de Uberlândia (2009-2012). Foi coordenador do Laboratório de Mecânica de Estruturas Prof. José Eduardo Tannús Reis (1995-2013). Foi Diretor da Faculdade de Engenharia Mecânica da UFU (2013-2014).