#5 Conversa com Engenheiro: Jefferson J. do Rosário (TUHH)

Jefferson J. do Rosário tem graduação em Engenharia de Materiais pela UFSC com período sanduíche no Instituto Nacional de Ciências Aplicadas (INSA) de Rennes na França e mestrado em Engenharia Mecânica na área de Fabricação pela mesma instituição com período sanduíche na Universidade Técnica de Hamburgo (TUHH) na Alemanha. Atualmente ele é Assistente de Pesquisa no Instituto de Cerâmicas Avançadas na TUHH trabalhando no “Collaborative Research Center SFB986: Tailor-Made Multi-Scale Materials System” financiado pela Fundação Alemã de Pesquisa (DFG, sigla em alemão) na área de cristais e vidros fotônicos para reflexão de radiação térmica a base de zircônia estabilizada com ítria (YSZ, sigla em inglês) para a próxima geração de barreiras térmicas (TBCs, sigla em inglês) e metamateriais mecânicos fabricados por auto-organização.

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Foto por: Hüseyin Özcoban

 

1. O que são metamateriais?

Existem vários tipos de metamateriais, alguns exemplos são os fotônicos, acústicos ou mecânicos. Uma definição que consegue englobar todos estas classes é: metamateriais são materiais que tem suas propriedades controladas pela sua arquitetura e escalas de comprimento ao invés da sua composição. Metamateriais mecânicos são materiais porosos e são muitas vezes chamados de microarquiteturas, pois são formados de escoras (struts, em inglês) de maneira ordenada em escala micrométrica.

2. Quais são as principais aplicações de metamateriais e qual é a sua importância?

No caso de metamateriais mecânicos é possível projetar a arquitetura para, por exemplo, maximizar as propriedades específicas como resistência ou módulo elástico. Assim, pode-se otimizar os materiais para ao mesmo tempo apresentarem altos valores de propriedade mecânicas e baixo peso. Uma publicação em fevereiro deste ano na revista Nature Materials [1] mostrou que microarquiteturas de carbono amorfo estão se aproximando da resistência teórica dos materiais porosos. Outro exemplo de metamaterial mecânico, que foi publicado na revista Science [2], é uma microarquitetura feita de alumina que recupera sua forma depois de comprimida 50%, o que seria impensável para uma cerâmica convencional.

3. Quais são as maiores limitações para a aplicação de metamateriais atualmente?

A maior limitação destes materiais é a fabricação em larga escala. Não é fácil combinar o design na microescala com grandes volumes. Até agora muitos destes materiais foram fabricados usando diferentes tipos de processos litográficos, que “imprime” cada detalhe um a um, como em uma impressora 3D. No nosso instituto nós propomos um conhecido material na área óptica, a opala inversa, como um metamaterial mecânico. Em relação a fabricação, a opala inversa tem a vantagem de ser fabricada por um processo conhecido como auto-organização que possibilita a cobertura de grande áreas.

4. O que é uma opala inversa e por que ela é um metamaterial?

A opala inversa apresenta um microestrutura onde poros estão ordenados em uma estrutura cúbica de face centrada, como átomos em cristais. Este material tem uma porosidade de aproximadamente 74% e os poros dão uma estrutura em forma de arco que impede a concentração de tensões no material, distribuindo-as de maneira mais homogênea. As nossas investigações mostraram que a opala inversa tem um desempenho superior a varias microarquiteturas fabricadas por litografia. Estes resultados foram publicados na revista Advanced Engineering Materials.[3]

5. Você acredita que o conhecimento atual a respeito de metamateriais está começando a saturar ou ainda há muito a ser descoberto? O que você espera para o futuro desses materiais?

O estudo destes materiais é relativamente novo e ainda há muito o que aprender como design de novas estruturas ou a investigação de estruturas já conhecidas em outras áreas e a aplicação destes como metamateriais. Existe um campo enorme de aplicação para materiais leves e resistentes, como na aviação, mas eu acredito que há outras muitas propriedades a serem descobertas.

6. Quais foram as principais considerações que você fez para fazer um doutorado do exterior invés de fazer no Brasil?

É uma combinação de escolhas pessoais e profissionais. Na graduação, eu estive um ano na França pelo programa BRAFITEC e no mestrado, que eu fiz Engenharia Mecânica na UFSC, eu estive 8 meses na Alemanha aqui na TUHH, onde eu estou fazendo o doutorado agora. Quando estive aqui no mestrado me identifiquei com o tema e gostei muito do instituto, ficar para o doutorado foi um processo natural.

7. Quais dicas você dá para alguém que quer seguir a carreira de pesquisador?

Acredito que fazer o doutorado, ser pesquisador, tem que estar alinhado com o projeto de carreira que se quer seguir. Fazer pesquisa é para aqueles que gostam de aprender sempre e usar o conhecimento para resolver problemas. Se ser pesquisador já é a sua escolha, eu diria que é importante colecionar o maior número de experiências na área, fazer contatos, aprender línguas, etc. É importante também se direcionar a uma área de pesquisa de interesse, mas sem esquecer das outras áreas, pois quanto mais fundo se vai em uma área, mais se dá conta que conhecimentos de outras áreas são necessários.


Agradecemos muito ao Jefferson por ter disponibilizado o seu tempo para compartilhar o seu conhecimento conosco!

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#3 Conversa com engenheiro: Elisângela Guzi (UFSC)

#4 Conversa com engenheiro: Matheus Biava (Doris Engenharia)


Referências

[1] J. Bauer, A. Schroer, R. Schwaiger, O. Kraft, Approaching theoretical strength in glassy carbon nanolattices, Nature Materials (2016). doi:10.1038/nmat4561

[2] L.R. Meza, S. Das, and J.R. Greer, Strong, lightweight, and recoverable three-dimensional ceramic nanolattices,. Science 345, 1322-1326 (2014).

[3] J.J. do Rosário, E.T. Lilleodden, M. Waleczek, R. Kubrin, A.Yu. Petrov, P.N. Dyachenko, J.E.C. Sabisch, K. Nielsch, N. Huber, M. Eich, G.A. Schneider, Self-Assembled Ultra High Strength, Ultra Stiff Mechanical Metamaterials Based on Inverse Opals, Advanced Engineering Materials 17 (10), 1420-1424 (2015).

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