Novos materiais para qualquer obra | AGÊNCIA FAPESP

Novos materiais para qualquer obra Tecnologias para controle de partículas e compostos vitrocerâmicos, com aplicações nas mais variadas áreas, da medicina a eletrônicos de consumo, são destaques na FAPESP Week California (foto: Heitor Shimizu)

Novos materiais para qualquer obra

24 de novembro de 2014

Por Heitor Shimizu, de Berkeley (EUA)

Agência FAPESP – Quando o norte-americano Jackson Pollock (1912-1956) popularizou a técnica de pintar a partir de tintas gotejadas ou arremessadas em telas, não poderia imaginar que décadas depois o princípio de sua arte iria se tornar foco de pesquisa em diversos laboratórios, com aplicações industriais importantes nas mais variadas áreas.

Entender o comportamento de sistemas de partículas – gotas de tinta é um exemplo – e controlar a sua dinâmica são objetivos do centro dirigido por Tarek Zohdi, professor titular de Engenharia Mecânica e diretor do Programa de Ciência Computacional e Engenharia da University of California, Berkeley (UCB), nos Estados Unidos.

Em uma palestra na FAPESP Week California, realizada no dia 18 de novembro na UCB, Zohdi falou sobre os desafios da pesquisa sobre sistemas particulados na presença de campos eletromagnéticos.

A pesquisa envolve diversas áreas, como Engenharia, Microeletrônica, Biologia e Matemática. As aplicações são inúmeras, indo do controle de fluxos de partículas em uma tela eletrônica ao desenvolvimento de processos para aplicação de jatos de tinta (como em impressoras ou máquinas de pintura eletrostática), passando por aplicações de partículas no interior de células em terapias medicamentosas.

“Meu grupo de pesquisa na UCB investiga a modelagem e a simulação de sistemas de manufatura em novos materiais particulados. Um exemplo está em sprays, algo grande atualmente no Vale do Silício, em que pesquisamos a aplicação de minúsculas partículas em uma superfície, o que pode ser feito com força suficiente para cortar essas superfícies ou formar camadas de material sobre ela”, disse Zohdi.

Uma aplicação dessa tecnologia que começa a se popularizar está nas impressoras 3D, que funcionam a partir da deposição de partículas de materiais sintéticos umas sobre as outras de modo a formar volumes.

Zohdi explica que, em processos industriais, partículas podem ser aplicadas por deposição, por impressão ou por espalhamento (spray). O modo, isto é, a tecnologia por meio da qual a aplicação é feita influencia no resultado do processo e envolve muitos fatores. Pintar com jatos de spray um automóvel, por exemplo, envolve desafios diferentes do que pintar um barco, que está em contato permanente com a água, submetendo as partículas de tinta a forças diferentes.

Zohdi, organizador da FAPESP Week na UCB, colabora com pesquisadores brasileiros há mais de dez anos. O intercâmbio em pesquisa com o professor Paulo de Mattos Pimenta, do Departamento de Engenharia de Estruturas e Geotécnica da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (USP), levou a UCB e a USP a assinarem, em 2013, um convênio de cooperação acadêmica em engenharia. O acordo possibilita o intercâmbio de alunos de graduação, de pós-graduação e graduação e pós-doutorandos, além de professores.

Materiais vitrocerâmicos

Edgar Dutra Zanotto, professor titular da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), falou em sua palestra na FAPESP Week California sobre o Centro de Ensino, Pesquisa e Inovação em Vidro (Cepiv), que dirige.

Sediado na UFSCar, o Cepiv – um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPIDs) da FAPESP – foi criado em 2013 e reúne 14 pesquisadores e cerca de 50 estudantes da UFSCar, da USP, da Universidade Estadual Paulista (Unesp) e de outras instituições, especialistas nas áreas de Engenharia, Química e Física de Materiais Vítreos.

O principal objetivo do Cepiv é a criação de materiais vitrocerâmicos com novas funcionalidades. Os pesquisadores investigam o desenvolvimento de novos materiais ópticos, de materiais para reforço estrutural de uso odontológico, de dispositivos para armazenamento de energia e outros.

“O Cepiv é um dos maiores grupos acadêmicos fazendo pesquisa em materiais vítreos no mundo. Nossa proposta é fazer pesquisa básica com estruturas e relações entre estruturas moleculares, o que envolve áreas como desenho estrutural e cristalização, dinâmicas, caracterização e otimização funcional e suas relações com propriedades, sejam essas mecânicas, biológicas, elétricas, ópticas ou químicas”, disse Zanotto.

“Do ponto de vista tecnológico, investigamos materiais para construção, materiais dentários, baterias, lasers e conversores catalíticos, entre outros”, disse.

Zanotto explicou que vitrocerâmicos existem na natureza. “São vidros que cristalizaram parcialmente, que contêm cristais”, disse.

Em 1953, Stanley Stookey, então um jovem pesquisador da Corning Glass, nos Estados Unidos, descobriu como produzir artificialmente tais materiais, que hoje em dia são empregados em implantes dentários, em cooktops de cozinhas e em telescópios.

“Materiais vitrocerâmicos são muito importantes, pois permitem combinar propriedades. Por exemplo, podemos fazer um material bioativo muito mais duro e resistente do que o vidro ou podemos fazer um vitrocerâmico transparente, que tenha uma condutividade térmica muito elevada, ou alta condutividade elétrica com estabilidade química”, disse Zanotto.

“Há muitas oportunidades de pesquisa para explorar em materiais vitrocerâmicos, tanto do ponto de vista da pesquisa básica como da aplicação tecnológica. O futuro é brilhante nessa área e estamos apenas começando”, disse Zanotto, que coordenou o Projeto Temático "Processos cinéticos em vidros e vitrocerâmicas", apoiado pela FAPESP.

A FAPESP Week California continuou nos dias 20 e 21 na University of California, em Davis. O simpósio tem apoio do Brazil Institute do Woodrow Wilson International Center for Scholars, em Washington.

Mais informações: www.fapesp.br/week2014/california
 

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