#3 Processos a LASER: Soldagem

Nas últimas duas semanas começamos uma série aqui no blog que termina hoje: Processos a LASER. O primeiro tema foi sobre tratamentos térmicos, o segundo sobre cladding (revestimento) e esse, o terceiro, soldagem. Vale ressaltar que o cladding também é considerado um processo de soldagem, porém falaremos sobre o processo de união de duas peças, como chapas, por exemplo.

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Soldagem a LASER. Fonte imagem

O processo de soldagem a LASER é um processo de soldagem por fusão, ou seja, para a união das peças os materiais envolvidos são fundidos e então unidos. Além disso, é um processo autógeno (não precisa de adição de material), assim a probabilidade de ter contaminações na peça é muito menor do que os processos de soldagem a arco.

Outras vantagens do processo são possibilidade de automatização do processo, menor zona termicamente afetada (ZTA), pois o LASER possui uma energia concentrada, que gera um cordão de solda fino e profundo, consequentemente menores serão as distorções na peça e mais refinada a microestrutura. Outros pontos que pode-se citar é a facilidade de soldar em lugares de difícil acesso e a possibilidade de soldar peças muito finas.

Por outro lado, também existem desvantagens na utilização do LASER, entre elas estão o alto custo inicial para se obter o equipamento e alinhamento de juntas. Ademais como o LASER possui uma alta velocidade de soldagem podem aparecer no cordão de solda defeitos, por exemplo porosidade, falta de fusão e trincas de solidificação.

Além disso, a soldagem de bons condutores térmicos, como alumínio e cobre, requer uma otimização do equipamento, pois é necessária uma alta intensidade para iniciar o processo. Esses materiais também causam uma alta reflexão, que pode causar danos nos componentes ópticos do equipamento, e são comuns defeitos metalúrgicos neles.

Modos de soldagem 

Por condução

Método utilizado para soldar peças com pequena espessura e baixa energia. Nesse caso, a energia não é suficiente para a vaporização do material e formação do plasma, mas apenas para a fusão dele. Esse processo é muito semelhante aos processos convencionais e dissipa calor lateralmente, formando um cordão no formato parecido com um V e formando pequenos cordões com baixas profundidades.

Key-hole

Chamada também por soldagem por penetração profunda, ocorre quando o LASER interage com o material e além de fundi-lo, forma uma coluna, que é o chamado key-hole, de vapores metálicos que avançam para o interior da peça. Esse vapor formado permite uma melhor transferência de energia do LASER para a peça. Com esse processo o cordão formado é semelhante a um furo e como o nome já diz, podem ser alcançadas grandes profundidades, podendo então soldar chapas mais espessas.

Caso você tenha perdido os dois primeiros posts da série, não tem problema, você pode acessa-los pelos links abaixo:

#1 Processos a Laser: Tratamento térmico

#2 Processos a Laser: Cladding

Referências

Infosolda – Soldagem a LASER

Infosolda – Técnicas de soldagem a LASER

Mulima, Justino, et al. “The influence of high power diode laser in hybrid laser-controlled dip transfer GMA welding.” (2006): 174.

Ion, John. Laser processing of engineering materials: principles, procedure and industrial application. Butterworth-Heinemann, 2005.

 

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A mulher na engenharia

Segundo relatos históricos, uma das primeiras mulheres a se formar em engenharia foi a irlandesa Alice Perry em 1908, porém desde 1817 já existiam escolas de engenharia pelo mundo, ou seja, demorou quase 100 anos para que uma mulher se formasse como engenheira.

Nos anos 50 se formou a primeira engenheira civil da Universidade de São Paulo (USP), chamada Evelyna Bloem Souto. Ela relatou que em uma viagem à França precisou se vestir de homem, colocar galochas e até mesmo desenhar barba para ser aceita ao grupo!  Porém ela não desistiu e mesmo com todo o preconceito virou uma engenheira muito bem sucedida, sendo um exemplo para todos nós!

Hoje, 100 anos depois a realidade mudou muito, mas as mulheres ainda são minoria: Apenas 30% dos estudantes formados em engenharia no Brasil são do sexo feminino (dados do senso do IBGE de 2010).

Por que existem menos mulheres na engenharia do que homens?

A base de tudo é o fato que a maioria das mulheres não são incentivadas a serem engenheiras. O estereótipo é que engenharia é curso para homens e não para mulheres. Isso faz com que muitas mulheres sejam influenciadas a acreditar que caso escolham essa profissão, não terão sucesso na carreira. Isso é um mito por inteiro, as mulheres são sim capazes de exercer a mesma função que os homens e com a mesma produtividade. Além disso, o que influenciou muito nessas estatísticas é que há não muitas décadas atrás era normal a mulher abrir mão dos seus estudos para realizar trabalhos domésticos.

O que fazer para mudar?

Acredito que o principal fator que mudará esses dados somos todos nós, mulheres e homens!

Em relação às mulheres, não devemos deixar que nos digam que não somos capazes, devemos nos inspirar na engenheira Evelyna e provar que sim, nós podemos. Provavelmente vamos passar por situações preconceituosas em nossa carreira, eu mesma já fui perguntada se eu não tinha medo de entrar numa fábrica por ser mulher. Infelizmente acredito que cada uma de nós vai ter uma história dessas.

Homens, vocês também são grande parte desse movimento, incentivar e não desmotivar é uma grande parte do processo. Além disso, é muito importante que todos mostrem para as novas gerações que elas não devem ser limitadas pelo seu gênero. Um exemplo muito interessante é o GoldieBlox, um brinquedo criado para meninas que querem ser engenheiras, já que a maioria dos brinquedos ditos para meninas estimulam tarefas domésticas. O vídeo de propaganda do GoldieBlox pode ser visto abaixo.

Você já passou por uma situação parecida com a da Evelyna ou conhece alguma história semelhante? Não deixe de comentar!

Um feliz dia da mulher para todas!

 

Fontes:

Mulheres são minorias em apenas cinco carreiras;

Engenheira da USP já precisou usar bigode para participar de visita;

History of Engineering;

Alice Perry;

Engineering: not for girls?

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#1 Processos a LASER: Tratamento térmico

Hoje nós falaremos sobre….

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gatos LASER!

O LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) virou sinônimo para precisão, qualidade e velocidade. É muito utilizado porque é uma máquina flexível em relação aos processos que nela podem ser feitos, o feixe de luz possui propriedades únicas e é uma intensa fonte de energia.

Pode ser utilizado da indústria médica até na bélica, não faltam aplicações para eles! No processamento de materiais isso não é diferente, existem muitos processos que podemos utilizar. Nessa e nas próximas 2 semanas falaremos sobre 3 processos (Tratamento térmico, cladding e soldagem) que são muito estudados, a interação deles com o material e também suas vantagens.

Os LASERS podem se dividir em três categorias, dependendo do tipo do seu meio ativo: líquido, gasoso e sólido. Os dois tipos que hoje são mais estudados e aplicados nos processamentos de materiais são:

LASER de CO2

Esse é um LASER gasoso baseado numa mistura de dióxido de carbono (CO2), que será estimulado eletricamente. Eles são mais utilizados para trabalhar com materiais não metálicos, na maioria dos casos polímeros. Porém isso não significa que não possam ser utilizados em metais! Eles possuem uma alta qualidade do feixe e eficiência.

LASER de fibra

Pertencem ao grupo dos LASERS de fase sólida, como o nome já diz, o meio ativo do laser é um material sólido. A vantagem desse equipamento é que pode-se obter um diâmetro focal muito pequeno, ou seja, a intensidade pode chegar a 100 vezes mais do que o de CO2. Geralmente são utilizados em metais para fins de marcação, soldagem e tratamento térmico.

Tratamento térmico

O tratamento térmico a LASER é um processo autógeno (não há adição de material), possui o objetivo de tratar termicamente uma área pré-selecionada da peça sem fundir o material e tem o princípio muito parecido com os processos tradicionais: Os maiores candidatos para receberem o tratamento são materiais ferrosos (aços e ferros fundidos).

O processo ocorre da seguinte forma: Uma fina camada é aquecida acima da temperatura de austenitização e é resfriado em uma taxa muito alta, produzindo então uma estrutura martensítica. O tratamento com uma região da superfície e profundidade definidas propicia uma melhoria das propriedades tribológicas do material, como resistência ao desgaste, à corrosão e à fadiga.

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Modelo de funcionamento do tratamento térmico feito com LASER. O feixe (LASER Beam) é passado pela peça e forma uma região tratada (Heat Treat Depth). Fonte imagem

No vídeo abaixo dá para ver como acontece o processo:

Com esse processo é possível obter uma alta taxa de produção, as taxas de distorção no material são baixas e é possível realizar um tratamento térmico local (no tradicional geralmente a peça inteira tem que ser submetida), geralmente não é necessário fazer a têmpera em meio líquido, há baixo nível de contaminação e áreas difíceis da peça podem ser submetidas ao tratamento. Além disso, por fazer o tratamento em apenas uma região da peça e realizar o processo em minutos, possui alta produtividade, ou seja, é mais barato na maioria das vezes do que os processos convencionais quando for utilizado em grande escala.

As desvantagens do processo são o custo (no caso de uma pequena produção), alto investimento inicial, mão-de-obra qualificada e a manutenção do equipamento.

Lembrando que nas próximas semanas falaremos mais sobre LASER e será focado na parte de cladding e soldagem.

Referências:

Majumdar, J.D.; Manna, I. “Laser processing of materials.” Sadhana 28.3-4 (2003): 495-562.

Laser Types

SOARES, E.J.F. Tratamento Superficial a Laser dos aços AISI 1045 e AISI 4340: Transformações Microestruturais e Propriedades. 2005. 145 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) – Universidade Estadual de Campinas. Campinas, 2005.

Ion, John. Laser processing of engineering materials: principles, procedure and industrial application. Butterworth-Heinemann, 2005.

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Impressão 4D: A evolução da impressão 3D

A impressão 3D já existe desde os anos 80 e consiste em um método de processamento no qual é criado um objeto tridimensional através de adições de camadas de material. Mas o que então seria a quarta dimensão?

Na impressão 4D temos uma quarta dimensão que seria o tempo. Isso significa que mesmo depois de ser produzido pela impressora, o material pode ter sua forma alterada sozinha. Para isso são utilizadas matérias-primas chamadas de inteligentes, como as ligas com efeito de forma, lembra?

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Como funciona?

Como quase tudo na vida, o problema é resolvido pelo material! Como foi falado anteriormente no post linkado acima, existem materiais, como ligas de ouro-cádmio e cobre-zinco que podem ter suas formas alteradas automaticamente quando receberem um estímulo externo, que podem ser por temperatura, eletricidade, imersão em líquidos e gases, pela luz ou até mesmo estímulos químicos. No caso das ligas o mecanismo de ativação da mudança de forma é a temperatura.

Nas pesquisas realizadas no Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) os materiais impressos são cobertos por uma tinta especial que reage na presença de água e consequentemente altera a forma do objeto. Geralmente esses materiais inteligentes são utilizados nas juntas do objeto e não são utilizados em todo o material, provavelmente por causa dos altos custos associados. Porém hoje só é possível fazer com que os produtos feitos por impressão 3D alterem sua forma em apenas uma direção e quando o mecanismo de ativação for a água.

Veja o vídeo abaixo para ver como funciona essa transformação!

Aplicações

A indústria que mais se beneficia com esse tipo de processo e de material é a robótica. O mercado necessita de robôs mais precisos e com movimentos suaves, o que é chamado de soft robots. Acredita-se então que os materiais provenientes da impressão 4D podem auxiliar na confecção desses robôs e ajudar a indústria médica, por exemplo. Além disso, no futuro esses materiais podem fazer parte de componentes que se montam sozinhos, facilitando o armazenamento.

Desafios

Antes de a gente ter essa tecnologia em nossas casas é preciso que haja um desenvolvimento de uma impressora 3D mais complexa, capaz de imprimir microchips e circuitos no seu impresso, que fariam com que o material se auto montasse. Entre as limitações mais relacionadas com o material estão a necessidade de usar um meio, como a água, para o material sofrer a mudança de geometria, o que não é tão prático para o uso diário e para a venda para o consumidor final. Ademais a reversibilidade do material de mudar de uma forma para outra ainda é limitada e faltam mais estudos sobre diferentes mecanismos de ativação que o material poderá ter.

Fontes:

Raviv, Dan, et al. “Active printed materials for complex self-evolving deformations.” Scientific reports 4 (2014).

Techtudo – Impressão 4D: Como funciona e diferenças para a impressora 3D


Gostaria de agradecer meus amigos Pedro e Ricardo pela sugestão do assunto dessa publicação.

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O biodegradável pode não ser tão sustentável assim

Os materiais biodegradáveis são aqueles que se decompõem mais rapidamente na natureza e por consequência disso geram um menor impacto ambiental, pois evitam a contaminação do solo e dos rios, por exemplo. Como sustentabilidade hoje é um assunto muito recorrente, a produção e pesquisas relacionadas com esses materiais se tornou mais frequente nos últimos anos. Uma aplicação desses materiais é no reforço por fibras de materiais compósitos com matriz polimérica.

É comum a utilização de fibras em materiais compósitos para melhorar algumas propriedades do material. Nesse caso pode ser tanto utilizado fibras sintéticas como fibras orgânicas, por exemplo fibras de celulose em nanoescala (NFC). Numa pesquisa realizada nos institutos Imperial College London e na University College London foram feitas comparações entre as NFC e os seguintes tipos de materiais: Resina epóxi reforçada com fibras de celulose bacteriana ou derivada de fibras de madeira (BC), fibras de vidro com polipropileno(GF/PP) e o polímero biodegradável poliácido lático (PLA).

Os testes com as fibras de nanocelulose mostraram que o material possui uma boa performance, além de possuir uma menor toxicidade e menor densidade do que as fibras de vidro. Como é um material biodegradável e natural era de se esperar que o seu impacto ambiental fosse muito menor do que os compósitos feitos com materiais sintéticos. Porém não foi esse o final da história, pelo contrário!

Os pesquisadores consideraram cada estágio da produção desses materiais, desde a extração da matéria prima até a manufatura do produto final e descobriram algo surpreendente: os compósitos com materiais biodegradáveis podem não ser tão eco-friendly assim. Na verdade, em comparação com o PLA e com o GF/PP, eles são mais poluentes.

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Gráfico Potencial de Aquecimento Global considerando processos envolvidos na produção dos materiais PL

Um dos principais fatores que fazem o compósito de epóxi reforçado com fibras de nanocelulose é o processo de infusão de resina a vácuo, pois os consumíveis do processo não são eco friendly. Já o BC não é tão sustentável devido a produção de glicose necessária para o cultivo bacteriano e também devido a limpeza e purificação que devem ser realizadas após o cultivo.

Porém se considerarmos o ciclo de vida completo da peça, até o seu descarte, esse quadro começa a mudar e se torna viável a utilização de fibras de nanocelulose do ponto de vista ambiental, principalmente se utilizada em grande quantidade. Uma aplicação onde esse material poderia ser utilizado é em partes de automóveis, porque quanto menor o peso dos seus componentes, menor será o consumo de combustível.

Essa pesquisa realizada por Kong-Yang Lee nos leva a refletir que nada adianta criarmos um material biodegradável, que não agride o meio ambiente quando descartado, e simplesmente ignorar os problemas ambientais que o processo desse material pode gerar. É muito importante conseguirmos gerar um processo sustentável desde a extração da matéria-prima até o descarte do produto final.

Texto baseado em:

Life cycle assessment of nanocellulose-reinforced advanced fibre composites.

Materials Today – How green are cellulose-reinforced composites?

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Os 10 melhores cursos de engenharia de materiais fora do Brasil

Quando eu entrei na faculdade um dos objetivos que eu já tinha traçado era entrar em um programa para intercâmbio acadêmico, com o intuito de crescimento profissional e também pessoal. Sei que muitos estudantes também compartilham desse sonho comigo, por isso hoje listamos as melhores universidades que possuem o curso de engenharia de materiais fora do Brasil e suas respectivas áreas de pesquisa e desenvolvimento!

1. Massachusetts Institute of Technology (MIT) (EUA)

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O MIT é uma universidade particular americana e é a melhor universidade de engenharia de materiais do mundo. Entre as pesquisas desenvolvidas, estão nanomateriais transportadores de medicamentos para atacar cânceres, biomateriais (como implantes), estudos envolvendo análises de falhas (com foco em materiais nucleares) e também estudos sobre o impacto e ciclo de vida dos materiais. Você também pode ver essas e inúmeras outras pesquisas desenvolvidas no site do departamento do MIT.

2. Stanford University (EUA)

Situada na Califórnia, nos EUA, a Stanford conta com grupos de pesquisas focados em células solares e combustíveis, biomateriais, nanomateriais, materiais magnéticos e materiais voltados para aplicações eletrônicas. Ademais, a Stanford é conhecida por ter um ambiente muito empreendedor e formar as famosas Stanford Startups, exemplos de empresas formadas por ex alunos ou professores são Google, Nike e Yahoo!.

3. University of California, Berkeley (EUA)

A Berkeley também se encontra na Califórnia e possui temas de pesquisas muito parecidos com os da Stanford, pois trabalha também com biomateriais, materiais eletrônicos e materiais magnéticos. A universidade possui 72 prêmios Nobel e os professores descobriram 6 dos elementos da tabela periódica. Um ótimo portfólio, não é mesmo?

No blog já falamos sobre uma pesquisa dessa universidade sobre filmes poliméricos que mudam de cor quando dobrados (reveja aqui).

4. University of Cambridge (Inglaterra)

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Para quem gosta da Europa, uma ótima escolha é a Universidade de Cambridge na Inglaterra, que é a universidade que produziu mais vencedores do prêmio Nobel do mundo! As pesquisas na área de materiais estão voltadas para materiais nucleares, cerâmicas, compósitos, metalurgia, nitreto de gálio, entre outros.

5. Northwestern University (EUA)

Mais uma universidade americana na nossa lista que também trabalha com biomateriais, nanomateriais, materiais magnéticos e materiais eletrônicos. Além disso possui grupos de pesquisa em materiais cerâmicos, metálicos, poliméricos e compósitos.

Uma das pesquisas em desenvolvimento na Northwestern é com ligas com efeito de forma.

6. Imperial College London (Inglaterra)

Sediada em Londres, possui grande renome nas áreas de engenharia e pesquisa, na área de materiais tem um foco em simulação de materiais, grafeno, biocerâmicas, ligas para aplicação na indústria aeroespacial e nuclear, e nanotecnologia.

7. National University of Singapore (NUS) (Singapura)

É a maior e mais antiga universidade do país e possui pesquisas relacionadas com materiais magnéticos, células solares, biotecnologia e microscopia eletrônica. Foi nesta universidade que Guilhermino Fechine atuou como professor visitante durante todo o ano de 2013 e se aperfeiçoou na área de grafeno. Para quem não lembra, Guilhermino foi o primeiro engenheiro de materiais entrevistado pelo blog e atua como pesquisador no Centro de Pesquisa Avançadas em Grafeno e Nanomateriais (Mackgraphe) e como professor na Universidade Presbiteriana Mackenzie.

8. Nanyang Technological University, Singapore (NTU) (Singapura)

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A Nanyang Technological University é bem nova comparada com as outras universidades da lista, pois ela tem apenas 60 anos e é a maior universidade na área de pesquisa de Singapura. As pesquisas na área de materiais se concentram nas áreas de biomateriais, compósitos, materiais sustentáveis, nanomateriais e também softwares de simulação de materiais.

9. University of Oxford (Inglaterra)

A Oxford é a segunda universidade mais antiga da Europa e possui uma grande rivalidade com a de Cambridge, mas assim como ela possui investimentos voltados ao desenvolvimento de materiais nucleares. Além disso trabalha com polímeros, nanomateriais, modelagem computacional e supercondutores.

10. Georgia Institute of Technology (EUA)

Para fechar nossa lista temos mais uma instituição americana, onde são realizadas pesquisas com fibra de carbono, metamateriais, microeletrônicos, nanotubo de carbono e também nanomateriais.

Depois dessa lista, você já escolheu para onde quer ir?

Fonte: Top Universities

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Cursos online

Em 2016 vamos começar a criar outro tipo de conteúdo no blog: Cursos online! Sabemos que hoje existem poucos cursos falando sobre a nossa querida engenharia. Ainda assim, aqueles que existem geralmente estão disponíveis em outras línguas, que não o português. No nosso mercado atual, é muito importante o engenheiro se atualizar, aprender novos conceitos e rever aquilo que foi aprendido na universidade.

Queremos sua opinião para podermos estruturar o curso da melhor forma!

Caso tenha interesse, por favor responda nosso formulário aqui.

Prometo que não vai levar mais do que 3 minutos.

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Conheça o carbono tipo diamante (DLC)

Muitos se encantam com a beleza e raridade de um diamante, mas o que nem todos sabem é que este material pode ter aplicações incríveis na engenharia. Quando em pressão de 1 atmosfera, o diamante possui a maior densidade atômica dentre todos os materiais que existem. Seus átomos são ligados uns aos outros por ligações covalentes fortes as quais envolvem os orbitais híbridos sp³ do carbono. Considerando a densidade de átomos e a força das ligações entre eles, o diamante apresenta a maior dureza, maior módulo de elasticidade, maior condutividade térmica à temperatura ambiente e menor compressibilidade entre os materiais conhecidos. Além disso, possui elevada rigidez dielétrica (107 V/cm) e um energia de GAP de 5,5 eV, caracterizando-o como semicondutor. O fator limitante de uma ampla utilização deste material é seu custo, o qual é bastante elevado devido a sua raridade na natureza e às elevadas condições de temperatura e pressão necessárias para sintetizá-lo artificialmente.

Pensando em uma solução para conseguir as propriedades do diamante e evitar os custos elevados associados à compra deste material, cientistas tentaram sintetizar o diamante a baixas pressões, em condições nas quais este material é metaestável. Conseguiram sintetizar filmes policristalinos de diamante, mas a uma inviável taxa de crescimento de apenas algumas dezenas de nanômetros por hora. Continuando os esforços e as pesquisas, chegaram a taxas de crescimento bem maiores, de dezenas de micrômetros por hora, e além disso descobriram nesta pesquisa uma classe inteira de novos materiais, denominada de carbono tipo diamante (mais conhecida pelo termo em inglês diamond-like carbon, que dá origem à sigla DLC).

Os filmes de DLC apresentam estrutura similar à do diamante, no entanto são predominantemente amorfos (ou eventualmente microcristalinos), enquanto o diamante apresenta estrutura cristalina. Ainda assim, apresentam diversas propriedades interessantes do ponto de vista industrial e semelhantes às do diamante, tais como baixo coeficiente de atrito, elevada estabilidade térmica e elevada resistividade elétrica. Isto se deve ao fato de que os filmes de DLC contém inúmeras ligações de tipo sp³, assim como o diamante. No entanto, estes filmes também podem apresentar ligações sp², de forma que se torna possível estimar as propriedades e características de um filme de DLC através do cálculo da razão sp³/sp², em que sp³ representa o perfil “diamante” e sp², o “grafite”. O caráter desejado para o filme depende da aplicação, que abrange desde dispositivos optoeletrônicos e melhoria das propriedades químicas e/ou tribológicas de componentes, até a melhoria de ferramentas e de peças para setor automobilístico e revestimento para moldes, matrizes e próteses (biomateriais).

A variedade de possibilidades oferecidas pela combinação de ligações sp² e sp³ pode gerar uma variedade inimaginável de redes 3D de átomos de carbono. Filmes com elevada razão sp³/sp², por exemplo, tendem a apresentar ordem de médio a longo alcance como forma de aliviar tensões, o que é sinônimo da ocorrência de certo grau de cristalização. Uma vez que o conceito de material amorfo é que suas ligações não tenham ordem de longo alcance, isto implica que a maior parte dos filmes amorfos de DLC possui razão sp³/sp² não muito elevada.  A estrutura, e consequentemente as propriedades dos filmes de DLC são controladas pela técnica utilizada para depositar/implantar átomos de carbono. Sabe-se, por exemplo, que filmes produzidos por evaporação a partir de laser ou feixe de elétrons tendem a ter maior concentração de ligações sp² e caráter amorfo e que filmes microcristalinos não podem ser formados quando a energia de impacto dos íons é superior a aproximadamente 100 eV. As técnicas utilizadas para produção de filmes de DLC podem ser deposição por laser pulsado, deposição química na fase vapor assistida por plasma, bombardeamento iônico, deposição assistida por feixe de íons ou mesmo implantação iônica por imersão em plasma.  Assim, para que os filmes de DLC sejam produzidos, basicamente necessita-se de uma etapa de limpeza da superfície do material que receberá o filme, seguida de deposição de uma camada de propriedades intermediárias e, finalmente, deposição do filme de DLC por um dos métodos anteriormente mencionados. A adesão final entre filme e material de base é fortemente dependente das características que o último possui.

O que acharam do DLC? Vejam abaixo algumas imagens mostrando peças revestidas por esta classe de filmes.

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DLC depositado em vidro.

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Broca revestida por DLC.

Referências:

RAO, C. N. R.  Chemistry of advanced materials : a chemistry for the 21st century monograph. Oxford: Blackwell, 1993. 388p.

ANGUS, J. C.; HAYMAN, C. C. Low-pressure, metastable growth of diamond and” diamondlike” phases. Science, v. 241, n. 4868, p. 913-921, 1988.

FURLAN, K. P.; KLEIN, A. N.; HOTZA, D. Diamond-Like Carbon Films Deposited by Hydrocarbon Plasma Sources. Rev. Adv. Mater. Sci, v. 34, p. 165-172, 2013.

ENSINGER, W. et al. Formation of diamond-like carbon films by plasma-based ion implantation and their characterization. New Diamond and Frontier Carbon Technology, v. 16, n. 1, p. 1-32, 2006.

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Dispositivos eletrônicos flexíveis a partir de nanotubos de carbono

Os dispositivos eletrônicos flexíveis vieram para revolucionar a tecnologia  e deixar os consumidores frenéticos, não é mesmo? Dispositivos com esta interessante característica são feitos através da substituição dos chips rígidos de silício por materiais flexíveis, tais como os nanotubos de carbono.

Os nanotubos de carbono são pertencentes à família dos fulerenos, que são formas alotrópicas do carbono (para saber mais sobre alotropia, clique aqui). Este material, como seu nome sugere, tem escala nanométrica e formato cilíndrico, apresentando a mais alta relação comprimento/diâmetro conhecida, que é próxima a 132.000.000. Os nanotubos têm uma parede composta por grafeno, podendo ser classificados como SWNT (single-walled nanotube) ou MWNT (multi-walled nanotube), como mostra a Figura 1. Os primeiros têm a parede composta por uma única folha de grafeno, enquanto os segundos são compostos por alguns tubos de grafeno concêntricos. Os nanotubos de carbono apresentam excelente condutividade térmica e propriedades mecânicas e elétricas elevadas, as quais são intrínsecas ao grafeno, como já mencionamos em outra publicação. Desse modo, esses filamentos ultrafinos têm resistência suficiente para suportar o desgaste e o dobramento, fenômenos a que os dispositivos flexíveis são comumente submetidos.

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Figura 1 – Nanotubos de carbono contendo a) uma parede de grafeno ou b) mais de um tubo de grafeno concêntrico. Adaptado de “Carbon Nanotube – Wikipedia”

Os SWNT são a classe de nanotubos utilizada para a fabricação de dispositivos eletrônicos flexíveis, considerando sua elevada mobilidade de portadores de carga, excelente flexibilidade e também sua facilidade em ser manufaturado por processos de custo não muito elevado, como por exemplo a impressão. No entanto, trabalhar com nanotubos é desafiador, considerando que estes materiais não são tão confiáveis quanto o silício no que diz respeito ao desempenho eletrônico, já que são menos tolerantes a oscilações de energia no circuito.  Além disso, consomem mais energia. Pensando nisso, pesquisadores da Universidade de Stanford estudaram uma maneira de melhorar as características eletrônicas dos nanotubos. Para isso, os pesquisadores doparam os filamentos de carbono com um aditivo denominado DMBI (dimetil-dihidro-benzimidazol) em locais específicos ao longo do circuito. Com isso, os cientistas conseguiram aumentar o efeito tipo N em nanotubos, que são semicondutores predominantemente de tipo P, e assim melhorar a eficiência energética e confiabilidade desses materiais para a aplicação. A Figura 2 mostra o circuito flexível desenvolvido pela equipe de Stanford.

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Figura 2 -Circuito flexível contendo nanotubos de carbono. Fonte: Bao Lab / Stanford Engineering

Ainda que plásticos como poliimida, poliéster condutor ou poli(éter-éter-cetona) sejam no período atual os principais materiais comercialmente utilizados para a fabricação de eletrônicos flexíveis, Bao, da equipe de Stanford, afirma que “os nanotubos oferecem os melhores atributos físicos e eletrônicos a longo prazo”. Assim, o pesquisador acredita que os SWNT venham a ser o futuro da eletrônica flexível, uma vez que têm melhor desempenho do que os plásticos.

Referências:

WANG, H. et al. Tuning the threshold voltage of carbon nanotube transistors by n-type molecular doping for robust and flexible complementary circuits. Proceedings of the National Academy of Sciences, v. 111, n. 13, p. 4776-4781, 2014;

Stanford engineers make flexible carbon nanotube circuits more reliable and efficient;

Carbon Nanotube.

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5 das melhores empresas para um engenheiro de materiais trabalhar

É certo que quando entramos na universidade (muitas vezes até antes) começamos a ter um milhão de pensamentos sobre a nossa vida profissional. Como por exemplo o que eu vou fazer quando eu terminar a graduação e onde que eu vou trabalhar. Para ajudar na escolha, resolvemos listar 5 empresas que um engenheiro de materiais pode trabalhar e que são consideradas os melhores lugares para se trabalhar no Brasil.

Owens Corning

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A Owens Corning possui cerca de 450 funcionários, sediada em Rio Claro – SP e considerada uma das melhores empresas multinacionais para trabalhar no Brasil em 2015. Hoje ela é a maior fabricante de fibras de vidro do mundo, que podem ser aplicadas em inúmeros setores industriais. A Owens hoje se encontra em cerca de 30 países e produz principalmente fibras para isolamento, telhas, asfalto e geradores de energia eólica. Além de ter recebido o título da revista Exame, ela também ganhou o prêmio Top of Mind 2014 da indústria de compósitos pelo quarto ano seguido.

Whirlpool

Com mais de 15 mil funcionários e enfoque em inovação a Whirlpool não poderia ficar de fora dessa lista, pois é a maior fabricante de eletrodomésticos do mundo. Ela é uma das 10 empresas mais inovadoras do Brasil segundo a Forbes e está presente no país com as marcas Brastemp, Consul e KichenAid. Só aqui a empresa possui 3 fábricas, 2 escritórios, 4 centros de tecnologia, 23 laboratórios e 3 centros de distribuição. Você pode encontrá-la em Joinville (SC), São Paulo (SP), Rio Claro (SP) e em Manaus (AM).

Gerdau

A Gerdau é brasileira, com início na cidade de Porto Alegre há mais de 100 anos, porém hoje ela se encontra em 14 países. Anualmente eles reciclam milhões de toneladas de sucatas e transformam-as em aço de qualidade, utilizados em diversos setores industriais. A empresa é líder no setor de aços longos na América Latina e possui cerca de 45 mil colaboradores ao redor do mundo.

Intelbras 

Com quase 40 anos de história a Intelbras possui sede nos estados Santa Catarina, Minas Gerais e Amazonas e exporta para cerca de 15 países. A empresa possui um foco na pesquisa e cerca de 5% dos seus faturamentos são voltados à P&D. Entre os produtos podemos citar telefones e equipamentos para monitoramento e vigilância, como câmeras. Na produção desses produtos cerca de 120 toneladas de polímeros são processados por mês, ou seja, a área de atuação do engenheiro na empresa será voltada para o trabalho com polímeros.

DuPont

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A DuPont tem um pouco menos de 3 mil funcionários e é responsável por várias invenções no setor de polímeros, como o Teflon, Nylon e o Kevlar. A empresa é americana, possui mais de 200 anos e sua sede no Brasil está na cidade de Barueri em São Paulo. Também é muito reconhecida na área de segurança industrial e é a segunda maior empresa química do mundo. Não seria nada mal trabalhar lá, certo?

Você conhece alguma empresa que seria muito boa para trabalhar, mas não está na nossa lista? Não deixe de compartilhar com a gente!

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