Alexandre Velhinho obteve o Doutoramento em Ciência dos Materiais – Materiais Compósitos – pela Universidade Nova de Lisboa em 2004. A sua atividade científica tem-se focado essencialmente no estudo de Materiais Heterogéneos (Materiais Compósitos, Materiais Celulares, Materiais com Gradiente de Funcionalidade) e Metamateriais Estruturais (Auxéticos e Anepécticos) .
Enquanto docente, é responsável por disciplinas que abrangem a mecânica dos materiais, comportamento, fabricação e usos de materiais compósitos, materiais celulares, tecnologias de processamento de metais e seleção de materiais; no âmbito destas disciplinas, é dada uma forte ênfase ao papel da Engenharia de Materiais na implementação de uma Economia Circular de Materiais.
Materiais heterogéneos: compósitos, materiais com gradiente de funcionalidade, materiais celulares, metamateriais estruturais.
A atividade científica abrange todo o ciclo de vida dos materiais heterogéneos, compreendendo:
- Modelação (comportamento elástico de compósitos de matriz metálica reforçados com partículas compactas e ocas);
- Simulação (previsão da distribuição de partículas cerâmicas em compósitos com gradação funcional de matriz metálica fundida por centrifugação; comportamento termomecânico de metamateriais);
- Processamento (Fundição Centrífuga, Processamento por Friction Stir e Roll Bonding Acumulativo para fabricação de compósitos com gradação funcional de matriz metálica; produção de metamateriais compósitos celulares por Manufatura Aditiva; Extrusão por Fricção para produção de compósitos de matriz polimérica reforçada com nanoargila);
- Caraterização (microtomografia, ensaios mecânicos, ensaios térmicos);
- Danos (tribocorrosão de compósitos de matriz metálica reforçados com cerâmica).