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Pesquisadores integram robótica e ciência de materiais em pesquisas sobre energia solar
A energia solar é fundamental para combater as mudanças climáticas, mas aproveitá-la é difícil. Nos painéis solares atuais, apenas 20% da energia disponível é normalmente transformada em eletricidade. Para ajudar no desenvolvimento da tecnologia, um professor da Universidade Estadual da Carolina do Norte (NC State), nos Estados Unidos, está liderando o desenvolvimento de células de painéis solares para que essa fonte de energia renovável possa substituir os combustíveis fósseis com mais eficiência. Ao mesmo tempo, este trabalho está estabelecendo formas mais acessíveis de fazer pesquisa nas áreas de ciência, tecnologia, engenharia e matemática (STEM).
Na década de 2010, o Dr. Aram Amassian, professor do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da NC State, foi pioneiro em novos processos para revestir materiais usando tintas. Esses experimentos in situ permitem que os pesquisadores coletem dados sobre a função da tinta durante sua fabricação. Dessa forma, os pesquisadores podem identificar com mais precisão quando e como intervir para controlar as diversas propriedades dos materiais. Recentemente, o laboratório do professor Aram Amassian realiza experimentos in situ usando inteligência artificial e robótica para desenvolver materiais eficientes para painéis solares.
“Precisamos nos mover rapidamente e desenvolver tecnologias mais rapidamente do que a mudança climática está ocorrendo. Para fazer isso, precisamos transformar a maneira como descobrimos novos materiais, criamos novas soluções e implantamos novas tecnologias”, disse o pesquisador.
A interdisciplinaridade é vital para o trabalho do professor Amassian. Seu laboratório integra Engenharia Elétrica e de Computação com a Ciência dos Materiais para desenvolver robôs artificialmente inteligentes que ajudam a conduzir pesquisas sobre energia solar. Esses robôs misturam, aplicam e avaliam automaticamente soluções que possam transformar melhor a energia solar em eletricidade, acelerando o desenvolvimento de materiais inovadores.
“Esses problemas que estamos tentando resolver são realmente complicados”, disse o Dr. Aram Amassian. “Em algum momento, eles vão além das capacidades de uma pessoa ou uma disciplina e exigem Ciência de Dados.”
Tonghui ‘Tony’ Wang, doutorando no Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais, e Nathan Woodward, doutorando do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação, são a força motriz desta iniciativa de robótica. Wang, que ingressou no laboratório do professor Amassian em 2018, desenvolveu a primeira iteração das ferramentas robóticas que geram grandes conjuntos de dados de estrutura e propriedades de materiais para energia solar. Nathan Woodward, que ingressou no laboratório em 2019, aprimorou os recursos do laboratório construindo robôs que tomam decisões e executam determinadas tarefas de forma autônoma.
A formação de Nathan Woodward em Engenharia Elétrica não é a única perspectiva diferente que ele traz para o laboratório de Ciência dos Materiais. Como uma pessoa com distrofia muscular, Woodward teve que enfrentar os desafios de viver em um mundo não acessível.
Ao automatizar seu processo de pesquisa, os pesquisadores estão estabelecendo métodos que exigem menos trabalho do que as práticas atuais. As máquinas completam tarefas repetitivas da mesma maneira todas as vezes e registram todos os dados. Isso significa que os cientistas podem gastar menos tempo misturando, pipetando, revestindo e testando e gastando mais tempo e energia descobrindo, resolvendo problemas e inovando.
O laboratório pode ter um impacto maior além de suas contribuições para a ciência dos materiais e a energia solar. Nathan Woodward mostrou ao professor Amassian em primeira mão os desafios que as pessoas com deficiência física enfrentam, que se estendem aos laboratórios de pesquisa. A dupla trabalhou para tornar o laboratório mais acessível e espera que seus esforços usando robôs no laboratório abram o caminho para oportunidades de pesquisa mais acessíveis em todos os setores.
“Há um número muito pequeno de pessoas com deficiência em STEM, e esse número é ainda menor desde os programas de graduação até o doutorado. [Essa nova proposta de trabalho no laboratório] tem o potencial de que pessoas que têm limitações físicas maiores do que eu possam seguir carreiras satisfatórias na ciência”, concluiu Nathan Woordward.
Acesse a notícia completa na página da Universidade Estadual da Carolina do Norte (em inglês).
Fonte: Deborah Strange, NC State.
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