Japão quer desenvolver materiais inovadores para aviação

Fora da indústria da aviação civil por décadas, o Japão pretende voltar com força a esse mercado dominado pelos Estados Unidos e pela Europa por meio do desenvolvimento de materiais estruturais inovadores, que possam contribuir para a diminuição do consumo de energia e das emissões de dióxido de carbono pela queima de querosene das aeronaves.

O Japão ambiciona que boa parte das aeronaves de pequeno e médio porte fabricadas no mundo após 2030 tenha materiais desenvolvidos por empresas japonesas em componentes do motor e na fuselagem.

“Desde o fim da 2ª Guerra Mundial, a aviação civil no Japão ficou relegada a um segundo plano. Estamos tentando recuperar nossa participação e alcançar os Estados Unidos nesse mercado”, disse Masahiro Takemura, diretor do programa Structural Materials for Innovation (SM4I) da Japan Science and Technology Agency (JST), durante o evento “A política do Japão em ciência e tecnologia – rumo à inovação”, realizado no dia 29 de março na Japan House, em São Paulo, com apoio da Fapesp.

Um dos objetivos do programa SM4I é melhorar a eficiência energética das aeronaves por meio de materiais estruturais mais leves e resistentes ao calor. O programa tem a participação de 25 empresas japonesas, como a Mitsubishi e a Subaru, 36 universidades e 10 instituições de pesquisa.

“Elegemos como focos de pesquisa polímeros e polímeros reforçados com fibra de carbono (CFRP), ligas resistentes ao calor e compostos intermetálicos, compósitos [combinação de dois materiais diferentes com interface comum] de matriz cerâmica e integração de materiais”, disse Takemura.

Na parte de polímeros e CFRP, os pesquisadores japoneses pretendem desenvolver compósitos poliméricos termoplásticos com alta resistência ao impacto e ao calor para serem usados nas principais peças estruturais das aeronaves – como na cauda e nas asas – e nas peças de motores.

Já na área de ligas resistentes ao calor, a ideia é desenvolver uma tecnologia inovadora de forja de ligas de titânio e de níquel, que são os principais materiais usados nos motores das aeronaves e nas turbinas para geração de energia. “Pretendemos desenvolver um novo processo de forja que possibilite baratear o custo dessas ligas metálicas e, ao mesmo tempo, manter a qualidade”, explicou Takemura.

Na parte de compósitos de matriz cerâmica, um dos objetivos é desenvolver uma tecnologia de revestimento de barreira que possibilite proteger superfícies compostas por componentes cerâmicos leves e resistentes ao calor do oxigênio a altas temperaturas e ao vapor d’água durante o voo.

“O desenvolvimento dessa tecnologia de revestimento de barreira é vital para a aplicação desses componentes cerâmicos e deve contribuir significativamente para a melhoria do consumo de combustível e para redução das emissões de dióxido de carbono pelos motores das aeronaves”, disse Takemura.

Na área de integração de materiais, a ideia é criar tecnologias que possibilitem prever a durabilidade e o desempenho de materiais, com base em dados teóricos, de experimentos e simulações computacionais, a fim de aumentar a competitividade da indústria de materiais do Japão.

O segmento de materiais é considerado estratégico para o país e é responsável por 20% das exportações japonesas. O país produz 70% da fibra de carbono consumida no mundo. “Pretendemos ampliar a participação do Japão na área de materiais no mundo por meio do desenvolvimento de materiais estruturais”, disse Takemura.

Compósitos e nanotecnologia

De acordo com dados apresentados por Eriko Kishida, especialista em ciência e tecnologia da divisão de cooperação internacional em ciências do Ministério dos Negócios Estrangeiros, o Japão caiu do segundo para o terceiro lugar entre os países que mais fizeram pesquisa sobre materiais no período de 2009 a 2011 em comparação com o período de 1999 a 2001. A queda também ocorreu em outras áreas, como Química, Física, Matemática, Ciência da Computação, Engenharia e Ciências da Vida.

“Infelizmente, a competitividade do Japão em pesquisa está caindo. Uma das razões é que a pesquisa na China está aumentando bastante e isso tem se refletido nos rankings internacionais”, disse Kishida.

A competitividade industrial do Japão em comparação com os Estados Unidos e a Europa em áreas como nanotecnologia e materiais também tem caído, disse a especialista. A fim de recuperar a participação nessas áreas, o país lançou, em 2014, o programa SM4I.

“Entre 1995 e 2000, os investimentos do Japão em pesquisa e desenvolvimento de materiais ficaram mais concentrados em materiais em escala nanométrica [da bilionésima parte do metro]. Nesse período, houve um expressivo investimento em nanotecnologia pelos Estados Unidos”, comparou Takemura.

Segundo ele, nos últimos anos houve um retorno do foco dos investimentos em pesquisa e desenvolvimento do Japão em materiais estruturais inovadores, que apresentam alta resistência mecânica e a temperaturas elevadas, como materiais compósitos.

A nanotecnologia, contudo, continua no radar dos pesquisadores japoneses e também é um dos principais focos de pesquisa do Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF) – um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPIDs) financiados pela Fapesp, sediado na Universidade Federal de São Carlos (UFSCar).

Os pesquisadores do CDMF têm se destacado no desenvolvimento de nanocompósitos, como são chamados os materiais compósitos formados por polímeros e nanopartículas funcionalizadas.

“O que é importante para nós, no Centro, é obter essas nanopartículas e transformá-las em produtos que possam gerar riqueza”, disse Elson Longo, professor da UFSCar e coordenador do CDMF, em sua palestra no evento.

Também participaram do evento Carlos Américo Pacheco, diretor-presidente do Conselho Técnico-Administrativo da Fapesp, Yasushi Noguchi, cônsul-geral do Japão em São Paulo, e Angela Hirata, presidente da Japan House São Paulo.

Pacheco destacou que a Fapesp mantém acordos de cooperação com duas agências de fomento à pesquisa do Japão – a JST e a Japan Society for the Promotion of Science (JSPS) – e com três importantes universidades japonesas: a Hiroshima University, a University of Tokio e a University of Tsukuba.

“A Fapesp tem feito um esforço muito grande de cooperação internacional, que é um ponto muito importante na agenda de ciência e tecnologia da maioria dos países em razão do grande impacto na qualidade da ciência produzida por essas nações”, disse Pacheco.  

Agência Fapesp