BIOFÍSICA

Novas Fronteiras na Engenharia

Maurício PAZINI Brandão, Brig Eng R1, PhD
Fevereiro de 2012

OBJETIVO

BUSCAR INSPIRAÇÃO NA BIOFÍSICA,
A FIM DE GERAR CENÁRIOS PARA

FUTURAS OPORTUNIDADES NA
ENGENHARIA

AGENDA
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Física e Engenharia
Caso Inspirado na Natureza
O Papel do DCTA
CT&I para a Defesa Nacional
Possibilidades em Bio e Nanoengenharia
Perspectivas
Fechamento

AGENDA
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Física e Engenharia
Caso Inspirado na Natureza
O Papel do DCTA
CT&I para a Defesa Nacional
Possibilidades em Bio e Nanoengenharia
Perspectivas
Fechamento

Uma Lenda Iteana
· Em um dia qualquer dos anos 1950 ...
Engenharia

=

Física

+ Bom senso

· No dia seguinte ...
Engenharia

-

Bom senso

=

Física

CICLO DE VIDA DE SISTEMAS
Fases - DCA 400-6
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.

Concepção
Viabilidade
Definição
Desenvolvimento/Aquisição
Produção
Implantação
Utilização
Revitalização, Modernização ou Melhoria
Desativação

Física na Engenharia

AGENDA
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Física e Engenharia
Caso Inspirado na Natureza
O Papel do DCTA
CT&I para a Defesa Nacional
Possibilidades em Bio e Nanoengenharia
Perspectivas
Fechamento

AGENDA
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Física e Engenharia
Caso Inspirado na Natureza
O Papel do DCTA
CT&I para a Defesa Nacional
Possibilidades em Bio e Nanoengenharia
Perspectivas
Fechamento

Políticas do Setor Aeroespacial
Brasileiro
1. Formação de Recursos Humanos
Especializados
2. Independência Tecnológica

3. Dualidade Civil / Militar
4. Integração de Recursos

5. Uso Pacífico do Espaço Aéreo

PODER AEROESPACIAL
AVIAÇÃO MILITAR

AVIAÇÃO CIVIL
INFRAESTRUTURA AEROPORTUÁRIA

INDÚSTRIA AEROESPACIAL
COMPLEXO CIENTÍFICO-TECNOLÓGICO
RECURSOS HUMANOS ESPECIALIZADOS

Estratégia Nacional de Defesa
Objetivos Estratégicos
Força Aérea Brasileira

Substituição aeronaves de combate
· Desenvolvimento de um caça nacional
Foco na Amazônia
· Unidades com recursos técnicos para assegurar a
operacionalidade das pistas de pouso e das instalações
de proteção ao voo nas situações de vigilância e de
combate

Complexo C&T de São José dos Campos
· Formar pessoal civil e militar
· Desenvolver tecnologia de aplicação dual
· Estreitar vínculos com empresas privadas

Missão
Ampliar o conhecimento e desenvolver
soluções tecnológicas para fortalecer o Poder
Aeroespacial através do ensino, pesquisa,
desenvolvimento, inovação e serviços técnicos
especializados no Campo Aeroespacial,
contribuindo para a Soberania Nacional e para
o progresso da sociedade brasileira

Diretor
Geral

Assessoria Superior

Vice
Diretor

SDA

SDDP

Subdepartamento de
Administração

Subdepartamento
Desenv Progr

SDT
Subdepartamento
Técnico

ITA

Ensino e
Pesquisa

IAE

IEAv

IPEV

Pesquisa e
Desenvolvimento

COPAC

IFI

Serviços
Tecnológicos
Especializados

CPOR
AER-SJ
Formação
Militar

CLA

CLBI

Centros de
Lançamento

GIA-SJ

PASJ

Apoio

Ensino &
Pesquisa

Aeronáutico

Espacial

Defesa

EMPREENDIMENTOS
DCA 80-2

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE AERONÁUTICA

ITA - CURSOS DE GRADUAÇÃO
Engenharia
Aeronáutica /
Aeroespacial

Aerodinâmica


Estruturas



Propulsão



Mecânica de
Vôo


Projetos

Engenharia
Mecânica Aeronáutica

Engenharia
Eletrônica

Engenharia
Civil
Aeronáutica

Engenharia de
Computação

Eletrônica






Circuitos e
Microondas

Sistemas de
Controle
Telecomunicações

Computação
Científica



Aplicada





Energia



Projetos

Organização



Tecnologia



Edificações



Geotecnia



Hidráulica



Transportes



Engenharia
de Software
Teoria da
Computação



ITA - CURSOS DE PÓS-GRADUAÇÃO
Engenharia
Aeronáutica e
Mecânica

Engenharia
Eletrônica e
Computação

Engenharia Civil
Aeronáutica

Física

Aerodinâmica,

Dispositivos e

Propulsão e Energia
Mecânica dos
Sólidos
e Estruturas
Física e Química dos
Materiais Aeroespaciais
Produção
Sistemas Aeroespaciais e Mecatrônica

Infraestrutura de

Física Atômica e

Sistemas
Eletrônicos
Informática
Microondas e
Optoeletrônica
Sistemas e Controle
Telecomunicações

Transportes
Transporte Aéreo e
Aeroportos

Molecular
Física Nuclear
Física de Plasmas

MP ­ Embraer
MP ­ Pilkington
MP ­ IAE
MP ­ VSE

DEZ RESULTADOS DO DCTA
1. Formação de recursos humanos - ITA
2. Criação da EMBRAER, INPE, CLBI, CLA, CPBV
3. Certificação de aeronaves, sistemas e componentes
4. Sistema de Metrologia Aeroespacial
5. Motores a álcool, a gás, a diesel e híbridos
6. Materiais de aplicação aeroespacial
7. Radar meteorológico - SIVAM

8. Usina de combustível sólido de foguetes
9. Foguetes de sondagem e VLS
10. Urna eletrônica

AGENDA
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Física e Engenharia
Caso Inspirado na Natureza
O Papel do DCTA
CT&I para a Defesa Nacional
Possibilidades em Bio e Nanoengenharia
Perspectivas
Fechamento

Física e Engenharia na Medicina
Diagnóstica via Radiações
· Até o século XIX a Medicina não tinha status de Ciência
· Século XX - clínica e tratamento começam a acompanhar
desenvolvimentos laboratoriais

1877 - Lord Rayleigh explicita a Física dos Sons
1895 - Wilhelm Röentgen descobre os Raios-X
1898 - Marie e Pierre Currie descobrem elementos radioativos naturais
Década de 1940 - desenvolvimento dos primeiros rádio-fármacos
Década de 1960 - aparecem os primeiros aparelhos de ultrasonografia
com scanner
· Década de 1970 - Lord Godfrey Hounsfield desenvolve a tomografia
computadorizada (TC)
· Década de 1980 - aparecem as primeiras aplicações de Ressonância
Magnética Nuclear (RMN), desenvolvida por Raymond Damadian
· Farta correlação com o Premio Nobel de Física, Química e Medicina
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MATURIDADE TECNOLÓGICA
INOVAÇÃO
9 - Sistema real aprovado em missões operacionais

8 - Sistema real completo e qualificado em testes
7 - Protótipo demonstrado em ambiente operacional
6 - Sistema e/ou componente crítico demonstrado

INTERESSE
4 - Componente e/ou aplicação desenvolvido(a)
3 - Função críticaIMEDIATO
ou prova-de-conceito demonstrada(o)
5 - Componente validado em ambiente operacional

2 - Conceito tecnológico e/ou aplicação formulado(a)
1 - Princípios básicos observados e relatados

CIÊNCIA

LONGO CAMINHO A PERCORRER
9-

}

8765432-

1-

}

}

Desenvolvimento e Produção
Inovação - Indústrias

Pesquisa e Desenvolvimento
Tecnologia - Institutos de P&D

Ensino e Pesquisa
Ciência - Universidades

SISTEMA DE CT&I DA DEFESA
O Sistema de Ciência e Tecnologia de
Defesa deve atingir o efetivo domínio
dos conhecimentos científicos e
tecnológicos e da capacidade de
inovação, visando cooperar com a
satisfação das necessidades do País
atinentes à Defesa e ao
desenvolvimento nacional.

TECNOLOGIAS CRÍTICAS
Ministério da Defesa - 2003
1.

Fusão de Dados

13. Fotônica

2.

Micro/Nanotecnologia

14. Inteligência de Máquinas e Robótica

3.

Sistemas de informação

15. Controle de Assinaturas

4.

Radares de Alta Sensibilidade

16. Energia Nuclear

5.

Ambiente de Sistemas de Armas

17. Sistemas Espaciais

6.

Materiais de Alta Densidade
Energética

18. Propulsão com Ar Aspirado

7.

Hipervelocidade

19. Materiais e Processos em
Biotecnologia

8.

Potência Pulsada

20. Defesa Química, Biológica e Nuclear

9.

Navegação Automática de Precisão

21. Integração de Sistemas

10. Materiais Compostos

22. Supercondutividade

11. Dinâmica de Fluidos Computacional

23. Fontes de Energia Renováveis

12. Sensores Ativos e Passivos

AGENDA
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Física e Engenharia
Caso Inspirado na Natureza
O Papel do DCTA
CT&I para a Defesa Nacional
Possibilidades em Bio e Nanoengenharia
Perspectivas
Fechamento

Capacidade de
Sensoriamento

INSTITUTO DE ESTUDOS AVANÇADOS
Sistema Imageador
Multiespectral Aerotransportado
7 (0.628µm) 4 (0.541µm) 1 (0.456µm)

Canal 48 (9.80 µm)

Sensores variados (magnéticos, a
fibra óptica, nanoestruturados)
para monitoramento de ambientes
biológicos e externos, ...
Pluma termal da Usina de
Angra dos Reis

INSTITUTO DE ESTUDOS AVANÇADOS
Sistemas para aquisição de Imagem Termal

Sensores infravermelhos para
HANGAR
DO CTA
imageamento de áreas
quentes
(identificação
DIA de tumores), ...

ERJ-145
EMBRAER

NOITE

INSTITUTO DE AERONÁUTICA E ESPAÇO
Bomba de Pulso Eletromagnético

Técnicas de tomografia
computadorizada, aplicações de
pulsos de laser e de energia dirigida
em medicina, ...

INSTITUTO DE ESTUDOS AVANÇADOS
Projeto de Chip Optoeletrônico

Tomografia óptica baseada em
laser sintonizável, aplicações de
fotônica em medicina, ...

Aplicações de Materiais

INSTITUTO DE AERONÁUTICA E ESPAÇO
Motor-foguete de Combustível Sólido

Processamento de materiais
biomédicos com laser - processos de
esterilização, processos de melhoria
de condições superficiais
(aperfeiçoamento de superfície de
corte, lubrificação, dureza
superficial), ...

INSTITUTO DE AERONÁUTICA E ESPAÇO
Blindagem Balística do A-29

Aplicações de novos materiais
cerâmicos e compósitos em próteses
ortopédicas, sinterização assistida
por laser de peças em três
dimensões - moldes ortopédicos,
ligas com memória de forma, ...
Projetil .50 in

INSTITUTO DE AERONÁUTICA E ESPAÇO
Materiais Absorvedores de
Radiação
Eletromagnética
Banco
de dados sobre

a influência
de radiações eletromagnéticas em
seres humanos, interferências de
aparelhos de microondas e
celulares, interferência
eletromagnética em marcapassos e
outros atuadores implantados, ...

Simulações

INSTITUTO DE AERONÁUTICA E ESPAÇO
Simulação de Aerodinâmica e Aeroacústica

Simulação de escoamentos
hemodinâmicos, com obstruções,
válvulas, ...

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE AERONÁUTICA

Segurança em Informática

Sistemas de inteligência artificial
(AI) para aplicações em medicina,
aplicações de criptografia e
simulações em medicina, ...

INSTITUTO DE AERONÁUTICA E ESPAÇO
VANT ­ Veículo Aéreo Não-Tripulado
Diretriz VANT - Portaria do Ministério da Defesa
Alvo Aéreo
Alto Desempenho

VANT
Reconhecimento

Alvo Aéreo
Baixo Custo

VANT
Processamento de imagens em
Reconhecimento
CTEx
IPqM
tempo
real
navegação
autônoma
CTA
AVIBRAS
para auxílio a portadores de
Item Comum:
deficiênciaSistema
visual,
micro-robôs
de Navegação
e Controle ...
injetáveis,
Projeto VANT
FINEP

Nanotecnologia

Nanomáquinas para reparos no
interior do corpo humano,
nanomateriais para controle de
tumores cancerígenos, ...

... grupos apostam em
aplicação médica do truque

Folha de São Paulo, 13/05/2010

AGENDA
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Física e Engenharia
Caso Inspirado na Natureza
O Papel do DCTA
CT&I para a Defesa Nacional
Possibilidades em Bio e Nanoengenharia
Perspectivas
Fechamento

TECNOLOGIAS CRÍTICAS
1.

Fusão de Dados

13. Fotônica

2.

Micro/Nanotecnologia

3.

Sistemas de informação

14. Inteligência de Máquinas e
Robótica

4.

Radares de Alta Sensibilidade

5.

Ambiente de Sistemas de Armas

6.

Materiais de Alta Densidade
Energética

7.

Hipervelocidade

8.

Potência Pulsada

9.

Navegação Automática de Precisão

10. Materiais Compostos
11. Dinâmica de Fluidos
Computacional
12. Sensores Ativos e Passivos

15. Controle de Assinaturas

16. Energia Nuclear
17. Sistemas Espaciais
18. Propulsão com Ar Aspirado

19. Materiais e Processos em
Biotecnologia
20. Defesa Química, Biológica e Nuclear
21. Integração de Sistemas
22. Supercondutividade
23. Fontes de Energia Renováveis

Grandes Temas de Pesquisa
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Próteses de quadril
Próteses endovasculares (stents)
Placas e parafusos reabsorvíveis
Materiais dentários: enxertos, membranas, cimentos de vidro,
implantes, cerâmicas e instrumental
Medicina Regenerativa, terapias celulares e engenharia tecidual
Produtos oftalmológicos
Engenharia de superfícies e biomateriais
Nanotecnologia aplicada a doenças crônicodegenerativas
Têxteis tecnológicos: materiais para proteção pessoal, esporte,
lazer, cuidados de saúde e higiene
Têxteis inteligentes
Cosméticos

TECNOLOGIAS CRÍTICAS

TECNOLOGIAS CRÍTICAS

CURSO DE ENGENHARIA
DE NANOTECNOLOGIA

TECNOLOGIAS CRÍTICAS

CURSO DE
BIOENGENHARIA

311
250

200

RECURSOS
HUMANOS

248

150

Doutores

100

Mestres

50

AGENDA
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Física e Engenharia
Caso Inspirado na Natureza
O Papel do DCTA
CT&I para a Defesa Nacional
Possibilidades em Bio e Nanoengenharia
Perspectivas
Fechamento