Linhas de pesquisa
A Metalurgia do Pó (MP) tradicional envolve quatro etapas principais: produção dos pós, mistura com aditivos, moldagem e sinterização. A microestrutura e as propriedades finais do material dependem diretamente de cada uma dessas etapas, influenciadas por variáveis como tipo e tamanho de pó, parâmetros de moldagem, temperatura, tempo e atmosfera de sinterização. A MP se destaca pela versatilidade nas técnicas de conformação (como compactação, injeção e extrusão) e pela variedade nas características dos pós, o que permite sua aplicação em diversas áreas, como tribologia, estruturas, filtros, catalisadores, acústica e vibração.
As linhas de atuação do LabMat em materiais sinterizados incluem:
- Materiais autolubrificantes para aplicações tribológicas;
- Materiais especiais obtidos por dissociação de precursores;
- Materiais porosos para absorção acústica e controle de vibração;
- Materiais para gerenciamento térmico;
- Desenvolvimento de ligas e compósitos;
- Técnicas avançadas de moldagem como compactação, injeção, dupla compactação e co-injeção.
Nesse contexto, a Manufatura Aditiva (MA) metálica surge como uma extensão natural das competências do LabMat em Metalurgia do Pó. A maioria dos processos de MA usa pós metálicos como matéria-prima, tornando o conhecimento em caracterização, moldagem e sinterização essencial para o domínio dessas tecnologias. A MA permite a fabricação de peças complexas e personalizadas com eficiência de material, alinhando-se aos princípios da Indústria 4.0.
O LabMat estrutura sua atuação em MA metálica integrando toda a cadeia da MP e ampliando suas competências para:
- Desenvolvimento de impressoras 3D;
- Caracterização e desenvolvimento de pós metálicos;
- Otimização de processos indiretos (extração de ligante e sinterização);
- Estudo da relação entre processo, microestrutura e propriedades em tecnologias como Sinterização ou Fusão Seletiva a Laser.
Processamentos a plasma
As pesquisas envolvendo a tecnologia de plasma apresentam especial destaque no desenvolvimento e aprimoramento das propriedades dos materiais empregados em componentes mecânicos, principalmente no que se refere ao seu uso nas técnicas de processamento por metalurgia do pó e nos materiais sinterizados. A utilização de descargas elétricas em regime anormal em atmosfera controlada no processamento de materiais tem demonstrado a viabilidade do emprego desta forma de plasma de baixo grau de ionização na obtenção e no beneficiamento de componentes metálicos para aplicação em tribologia e resistência a corrosão. As linhas de pesquisa nesta área são:
- Tratamentos termoquímicos: nitretação, cementação, boretação.
- Filmes finos: DLC (diamond like carbono)
- Filmes e camadas de alta resistência ao desgaste: carbonitretos metálicos;
- Enriquecimento superficial com elementos de liga (Mo, Ni, Cr, Ti, Si, etc)
- Limpeza de superfície e extração de ligantes;
- Sinterização por plasma;
- Projeto e construção de equipamentos.
Tribologia
O LabMat pauta sua atuação pela compreensão e o controle de propriedades físico-químicos e mecânicas bem como da topografia das superfícies com consequente abordagem pluri- multidisciplinar dos fenômenos tribológicos. Desta forma, no Laboratório, o desenvolvimento de materiais tribológicos volumétricos, revestimentos/modificações superficiais, lubrificantes e aditivos, bem como o controle da topografia de superfície, caracteriza-se pela a interação entre pessoas/grupos com diferentes formações: tribologistas, cientistas e engenheiros de materiais, engenheiros mecânicos, físicos, químicos, dentistas, etc.
A lubrificação sólida total ou parcial e os lubrificantes sólidos têm despertado grande interesse da comunidade científica e industrial.Neste contexto, as principais linhas de atuação incluem:
- Caracterização superficial (análise topográfica 3D, Micro Raman, GDOES, EDX, etc.)
- Comportamento tribológico de materiais sinterizados.
- Comportamento tribológico de revestimentos multifuncionais.
- Durabilidade superficial de lubrificantes sólidos
- Nano fluídos contendo nano partículas 2D: aspectos tribológicos
- Tribologia aplicada à Ortodontia
- Emulação tribológica de componentes mecânicos (incluindo o desenvolvimento de emuladores)
Corrosão
O fenômeno da corrosão é um desafio natural, que surgiu com o uso dos materiais, principalmente os metálicos e que se amplia a medida que novos e sofisticados empregos para estes materiais são imaginados e desenvolvido. Numa visão universal a corrosão pode ser definida como a deteriorização de um material, via de regra, um metal, pela ação química ou eletroquímica do meio ao qual está submetido, podendo ainda estar associada, ou não, a esforços mecânicos. Como conseqüência desta deteriorização o material perde suas propriedades originais, em função de transformações indesejáveis de ordem química ou estrutural, tornado-se então inapropriado para o uso ao qual se destinava. O fenomeno da corrosão é freqüente e ocorre nas mais diferentes áreas de atividade, tais como na indústria química, petrolífera, petroquímica, naval, construção civil, nos diferentes meios de transporte, automobilístico, naval, aéreo, nos meios de comunicação, na medicina corporal e bucal, bem como em obras de arte, monumentos e escultura. (Vicente Gentil)
No LabMat pode-se citar a linha de pesquisa na área de corrosão:
- Avaliar a capacidade de resistência à corrosão de materiais com superfícies modificadas por processos a plasma, tais como nitretação e DLC, “Diamond Like Carbon”.
Compósitos Poliméricos
Esta linha de pesquisa está voltada à fabricação e caracterização de compósitos constituídos por matriz polimérica contendo fase dispersa de material orgânico ou inorgânico. Atua-se no desenvolvimento continuado de metodologia para a fabricação de compósitos poliméricos com propriedades funcionais de maneira a permitir a utilização em aplicações específicas, tais como, em blindagem eletromagnética, revestimentos contra a corrosão de metais, sensores mecânicos, químicos e biológicos, bem como, em componentes para trocadores de calor, gerenciamento térmico e estruturais.
As atividades do LABMAT estão voltadas também ao desenvolvimento de metodologias para caracterizar materiais poliméricos e compósitos poliméricos para determinação experimental de comportamento e características de componentes.
Pode-se citar as sub-áreas:
- Polímeros Intrinsecamente Condutores
- Compósitos Poliméricos Reforçados com Fibras/Cargas Particuladas
- Compósitos Poliméricos Condutores
Síntese e caracterização de nanopartículas
As propriedades das substâncias dependem das suas composições e fases cristalinas; mas na dimensão nanométrica novas propriedades são evidenciadas as quais passam a depender do tamanho e forma das partículas. Por isso um material nanoestruturado vai apresentar propriedades diferentes em função do método e do protocolo com que foram sintetizados.
Neste sentido foram desenvolvidos alguns projetos ainda em andamento, que envolvem a síntese e caracterização de:
- NP de MoS2 pelo método hidrotérmico e o seu uso como aditivo lubrificante.
- Nano e sub-micro esferas de carbono amorfo pela carbonização de sacarose e glicose pelo método hidrotérmico.
- Estruturas sub-micro e micrométricas do tipo “core-shell’ (com o níquel no núcleo) para uso seja em catalise, seja em aços sinterizados, visando lubrificação sólida.
- NP de FexNi1-x por precipitação aquosa ultra-rápida, com interesse acadêmico.
- Ferros fluídos de grande estabilidade a base de NP de magnetita, com aplicações diversas.
- NP de sulfetos de níquel pelos métodos sem solvente, refluxo-poliol, e MW, com interesse acadêmico.
- NP de sulfetos de níquel com substituintes de manganês e paládio, com interesse acadêmico.
Desenvolvimento de Equipamentos:
No Laboratório de Materiais (LabMat), o desenvolvimento de projetos é voltado principalmente à criação e aprimoramento de equipamentos tecnológicos, unindo conhecimento científico, experiência em engenharia e demandas reais do setor produtivo e institucional.
Quando uma nova demanda chega ao laboratório, seja proveniente de empresas privadas, instituições públicas ou programas de inovação , nossa equipe realiza um diagnóstico detalhado do problema e das condições técnicas envolvidas. A partir desse ponto, são aplicadas metodologias de desenvolvimento de produto e engenharia de sistemas, que permitem compreender o contexto da aplicação, identificar as causas do problema e definir os requisitos que o equipamento deve atender.
Com base nessas informações, o LabMat conduz uma pesquisa de anterioridade para avaliar soluções existentes e identificar oportunidades de inovação. Em seguida, realiza-se a análise de viabilidade técnica e econômica, determinando os materiais, processos e recursos necessários. Diferentes conceitos de projeto são então concebidos e discutidos junto ao cliente ou parceiro, permitindo que as decisões técnicas sejam validadas em conjunto antes da fase de execução.
A partir dessas validações, o projeto avança para as etapas de engenharia de detalhamento, construção dos protótipos, manufatura dos componentes e testes de desempenho, resultando em um equipamento funcional, confiável e adequado às necessidades específicas de aplicação. Assim, o LabMat atua desde o estudo inicial do problema até o desenvolvimento completo e a entrega do equipamento pronto para uso.
Um exemplo desse processo é o Projeto MOVER, no qual foi identificada a necessidade de nacionalizar a tecnologia de tratamento de superfícies por plasma. Em parceria com o programa, a equipe do LabMat conduziu um extenso trabalho de pesquisa, concepção e projeto, que resultou no desenvolvimento de um reator de plasma com tecnologia totalmente nacional. Em julho de 2026, o equipamento estará instalado no Parque Sapiens, onde será iniciado o período de testes e calibração, com o objetivo de viabilizar a prestação de serviços de tratamento de superfície ao mercado brasileiro.
