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Conductive inks, adhesives and coatings made with exfoliated graphite, applied to making electrical components and circuits

Grant number: 19/04565-9
Support Opportunities:Scholarships in Brazil - Innovative Research in Small Business - PIPE
Start date: July 01, 2019
End date: June 30, 2021
Field of knowledge:Physical Sciences and Mathematics - Chemistry
Agreement: FINEP - PIPE/PAPPE Grant
Principal Investigator:Leandra Pereira dos Santos
Grantee:Leandra Pereira dos Santos
Company:GG & FG Consultores Associados Ltda. - EPP
CNAE: Fabricação de tintas de impressão
Fabricação de produtos de minerais não-metálicos não especificados anteriormente
Pesquisa e desenvolvimento experimental em ciências físicas e naturais
Associated research grant:18/00834-2 - Conductive inks, adhesives and coatings made with exfoliated graphite, applied to making electrical components and circuits, AP.PIPE

Abstract

Tintas e adesivos condutores elétricos são produtos industriais importantes, com mercado global de US$3 bilhões/ano, e CAGR de 4-6%. São consumidos em vários setores industriais: automobilístico, de TI, materiais elétricos, energia. Os sucessos alcançados e as perspectivas desses produtos sustentam uma dinâmica de P&D documentada em numerosas publicações e patentes recentes. Este projeto explora uma descoberta do proponente, que é a obtenção de dispersões aquosas de grafite, estabilizadas por celulose, com características sem precedentes que justificam esse projeto: i) o esfoliante da grafite é "verde"; ii) o processo produtivo é brando, preservando as dimensões laterais das partículas; iii) a aplicação das dispersões sobre papéis e tecidos celulósicos produz filmes condutores flexíveis e plasticizáveis; iv) a resistência elétrica dos filmes pode ser ajustada mudando-se a relação de massas entre grafite e celulose e o grau de orientação de grafite; v) foram obtidos filmes grafíticos com resistência de até 0,3 ohm/quadrado. Essas dispersões são a base de uma plataforma de produção de materiais elétricos que também faz parte desse projeto: placas de circuito, trilhas condutoras e eletrodos impressos, aquecedores e microaquecedores e uma fita adesiva condutora. O atual objetivo deste projeto é construir um pipeline, de novas tintas, adesivos e revestimentos, aumentando a escala de produção e explorando novas possibilidades de aplicação em circuitos impressos (2D e 3D) flexíveis e vestíveis, eletrodos, aquecedores miniaturizados, aquecedores de baixa densidade de potência, revestimentos anti-estáticos e anti-atrito, grafite plasticizado para moldagem, sensores. A metodologia inclui atividades de pesquisa básica em materiais e de P&D de tintas e adesivos, realimentadas pelo mercado e por novas demandas tecnológicas. Os primeiros produtos já comercializados são kits de ensino de eletricidade e eletroquímica, que poderão produzir receita significativa em 2018. Os resultados esperados são: i) uma atividade industrial e de serviços lucrativa e sustentável, apoiada em uma invenção recente e em propriedade intelectual protegida; ii) a substituição de metais caros, em algumas aplicações, por materiais grafítico/celulósicos; iii) a introdução de uma nova família de materiais, integrada ao paradigma da economia "verde". Impactos esperados são: criação de renda, de empregos qualificados, viabilização de novos produtos em vários setores industriais e redução do custo de produtos e serviços atuais. (AU)

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Scientific publications (7)
(The scientific publications listed on this page originate from the Web of Science or SciELO databases. Their authors have cited FAPESP grant or fellowship project numbers awarded to Principal Investigators or Fellowship Recipients, whether or not they are among the authors. This information is collected automatically and retrieved directly from those bibliometric databases.)
SANTOS, LEANDRA P.; DA SILVA, DOUGLAS S.; MORARI, THAIS H.; GALEMBECK, FERNANDO. Environmentally Friendly, High-Performance Fire Retardant Made from Cellulose and Graphite. POLYMERS, v. 13, n. 15, . (19/04565-9, 14/50906-9, 18/00834-2, 19/02654-4)
SANTOS, LEANDRA P.; DA SILVA, DOUGLAS S.; GALEMBECK, ANDRE; GALEMBECK, FERNANDO. Electric Fields Enhance Ice Formation from Water Vapor by Decreasing the Nucleation Energy Barrier. COLLOIDS AND INTERFACES, v. 6, n. 1, p. 15-pg., . (19/04565-9, 18/00834-2, 14/50906-9)
SANTOS, LEANDRA P.; LERMEN, DIANA; YOSHIMURA, RAFAEL GALIZA; DA SILVA, BRUNO LEUZINGER; GALEMBECK, ANDRE; BURGO, THIAGO A. L.; GALEMBECK, FERNANDO. Water Reactivity in Electrified Interfaces: The Simultaneous Production of Electricity, Hydrogen, and Hydrogen Peroxide at Room Temperature. Langmuir, v. 39, n. 16, p. 11-pg., . (18/00834-2, 19/04565-9, 14/50906-9, 22/01668-4)
SANTOS, LEANDRA P.; DA SILVA, DOUGLAS S.; GALEMBECK, ANDRE; GALEMBECK, FERNANDO; IEEE. Ice needle nucleation and dendrite growth under an electric field. 2020 IEEE INDUSTRY APPLICATIONS SOCIETY ANNUAL MEETING, v. N/A, p. 9-pg., . (18/00834-2, 19/04565-9)
SANTOS, LEANDRA P.; DA SILVA, DOUGLAS S.; GALEMBECK, ANDRE; GALEMBECK, FERNANDO. Ice Needle Nucleation and Dendrite Growth Under an Electric Field. IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, v. 58, n. 2, p. 6-pg., . (14/50906-9, 18/00834-2, 19/04565-9)
SANTOS DA CAMPO, YAN A.; MEHLER, DYLAN; LORENZETT, EZEQUIEL; MOREIRA, KELLY S.; DEVENS, ANA L.; DOS SANTOS, LEANDRA P.; GALEMBECK, FERNANDO; BURGO, THIAGO A. L.. Electromechanical coupling in elastomers: a correlation between electrostatic potential and fatigue failure. Physical Chemistry Chemical Physics, v. 23, n. 47, . (19/04565-9, 09/54066-7, 18/00834-2, 14/50906-9)
MOREIRA, KELLY S.; LERMEN, DIANA; DOS SANTOS, LEANDRA P.; GALEMBECK, FERNANDO; BURGO, THIAGO A. L.. Flexible, low-cost and scalable, nanostructured conductive paper-based, efficient hygroelectric generator. ENERGY & ENVIRONMENTAL SCIENCE, v. 14, n. 1, p. 353-358, . (14/50906-9, 09/54066-7, 19/04565-9, 18/00834-2)