Efeito de tamanho quântico em nanomateriais

O armazenamento de energia por volante (FES, na sigla em inglês) funciona acelerando um rotor (volante) a uma velocidade muito alta e mantendo a energia no sistema como energia cinética rotacional. A energia armazenada é proporcional ao quadrado da velocidade de rotação. Quando a energia é extraída, a rotação do volante diminui. A fórmula para a energia armazenada é [latex]E = frac{1}{2} I omega^2[/latex], onde I é o momento de inércia e ω é a velocidade angular.

A eletrônica molecular explora o uso de moléculas individuais ou conjuntos moleculares em nanoescala como componentes eletrônicos fundamentais. Essa abordagem visa construir circuitos no limite máximo da miniaturização, muito além da tecnologia tradicional baseada em silício. Os principais componentes incluem fios moleculares, interruptores e retificadores, que aproveitam propriedades da mecânica quântica, como o tunelamento de elétrons através de orbitais moleculares, para seu funcionamento.

A Física da Falha (PoF, na sigla em inglês) é uma abordagem de engenharia de confiabilidade que utiliza o conhecimento da ciência dos materiais e da física para compreender e modelar os mecanismos causadores de falhas. Em vez de se basear puramente em dados estatísticos de falhas passadas, ela se concentra na previsão de falhas por meio da análise dos processos físicos (por exemplo, fadiga, corrosão, fluência) que levam à degradação e à ruptura.

A pressão de vapor de equilíbrio da água sobre uma superfície líquida no ar úmido ([latex]p^*_{H_2O,a}[/latex]) é ligeiramente maior que a pressão de vapor de equilíbrio sobre uma superfície de água pura ([latex]p^*_{H_2O}[/latex]). Essa diferença é quantificada pelo fator de intensificação do vapor de água, [latex]f_w[/latex], que depende da temperatura e da pressão do ar úmido. A relação é [latex]p^*_{H_2O,a} = f_w(T, p_{ms}) cdot p^*_{H_2O}[/latex].

Ímãs de terras raras são ímãs permanentes potentes feitos de ligas de elementos de terras raras. Desenvolvidos nas décadas de 1970 e 1980, os tipos mais comuns são os ímãs de neodímio (NdFeB) e os ímãs de samário-cobalto (SmCo). Eles são o tipo mais forte de ímãs permanentes disponíveis, produzindo campos magnéticos significativamente mais intensos do que os ímãs de ferrite ou alnico, o que permite a miniaturização e o melhor desempenho em diversas tecnologias. Nota: o termo "elemento de terra rara" é um equívoco histórico. Esses elementos não são excepcionalmente raros na crosta terrestre. O cério, o mais abundante, é o 25º elemento mais abundante, semelhante ao cobre. Mesmo o lutécio, a terra rara estável menos abundante, é quase 200 vezes mais comum do que o ouro. O rótulo "raro" surgiu porque esses elementos eram difíceis de separar.

Uma bateria de íon-lítio (Li-ion) é uma bateria recarregável na qual os íons de lítio se movem do eletrodo negativo (ânodo) através de um eletrólito para o eletrodo positivo (cátodo) durante a descarga, e retornam ao eletrodo negativo durante o carregamento. Ela utiliza um composto de lítio intercalado como material do cátodo e, tipicamente, grafite como ânodo. A alta reatividade do lítio permite uma alta densidade de energia.

Os sistemas de armazenamento de energia magnética supercondutora (SMES) armazenam energia no campo magnético criado pelo fluxo de corrente contínua em uma bobina supercondutora. A energia pode ser armazenada indefinidamente, desde que a bobina seja mantida em temperaturas supercondutoras, pois praticamente não há perda de energia devido à resistência elétrica. A energia armazenada é dada por [latex]E = frac{1}{2} LI^2[/latex].

O índice de brancura de Ganz-Griesser é uma fórmula linear amplamente utilizada, particularmente na indústria têxtil. É derivado dos valores triestímulo CIE e definido como [latex]W_{GG} = Y - Px - Qy + C[/latex], onde P, Q e C são constantes específicas para o iluminante e o observador. Para a condição D65/10°, a fórmula é [latex]W_{GG} = Y - 1868,322x - 3695,690y + 1809,441[/latex].

As baterias de íon-lítio funcionam por meio de um mecanismo de intercalação, uma inserção reversível de íons em um material hospedeiro em camadas. Durante a descarga, os íons de lítio (Li⁺) se desintercalam de um eletrodo negativo (ânodo), tipicamente grafite, e se movem através de um eletrólito não aquoso para se intercalarem em um eletrodo positivo (cátodo), tipicamente um óxido metálico. Os elétrons viajam pelo circuito externo, criando corrente.

A Profundidade de Descarga (DoD) indica a porcentagem da capacidade de uma bateria que foi descarregada. É o inverso do Estado de Carga (SoC), onde 100% de DoD significa que a bateria está completamente descarregada. A vida útil de uma bateria depende muito da sua DoD média; ciclos com DoD mais baixa (por exemplo, descarregar até apenas 80% da capacidade) aumentam significativamente o número de ciclos que uma bateria pode suportar.

As leis de escala dos MEMS descrevem como as forças e propriedades físicas mudam à medida que as dimensões do dispositivo diminuem para a microescala. Ao contrário do mundo macroscópico, dominado pela gravidade e inércia, os microdomínios são governados por forças de superfície, como tensão superficial, viscosidade e forças eletrostáticas. Por exemplo, a força gravitacional escala com o volume ([latex]L^3[/latex]), enquanto a força eletrostática escala com a área ([latex]L^2[/latex]), tornando-se relativamente mais forte em tamanhos menores.

Os ímãs de neodímio são o tipo mais forte de ímã permanente disponível comercialmente. São uma liga ternária de neodímio, ferro e boro, com a fórmula estequiométrica Nd₂Fe₁₄B. Sua imensa força magnética resulta da alta anisotropia magnética e magnetização de saturação do material, derivadas de sua estrutura cristalina tetragonal. No entanto, são frágeis, suscetíveis à corrosão e possuem uma baixa temperatura de Curie.

Um transistor de elétron único (SET, na sigla em inglês) é um dispositivo de comutação que utiliza o tunelamento controlado de elétrons para manipular o fluxo de elétrons individuais. Ele consiste em um ponto quântico (a "ilha") acoplado aos terminais de fonte e dreno por meio de junções de tunelamento e acoplado capacitivamente a um eletrodo de porta. Seu funcionamento se baseia no efeito de bloqueio de Coulomb, permitindo extrema sensibilidade e baixo consumo de energia.