Development of a dip coater device for applications in nanotechnologies

• Grant number: 20/09546-0
• Support Opportunities: Scholarships in Brazil - Innovative Research in Small Business - PIPE
• Start date: July 01, 2020
• End date: June 30, 2022
• Field of knowledge: Engineering - Mechanical Engineering - Mechanical Engineering Design
• Principal Investigator: Matheus Suenson Cardoso
• Grantee: Matheus Suenson Cardoso
• Company: Autoscience Technologies Projetos e Consultoria Ltda
• CNAE: Fabricação de equipamentos e aparelhos elétricos não especificados anteriormente ; Fabricação de máquinas e equipamentos para uso industrial específico não especificados anteriormente ; Pesquisa e desenvolvimento experimental em ciências físicas e naturais
• Associated research grant: 19/09254-1 - Development of a dip coater device for applications in nanotechnologies, AP.PIPE

Abstract

Filmes automontados camada por camada (Layer by Layer) podem ser construídos através da técnica de dip-coating por imersão/emersão do filme a ser montado e/ou funcionalizado numa solução saturada do soluto escolhido. Imergindo e emergindo tal filme através do controle preciso de parâmetros como tempo, velocidade e posição do substrato fará com que se construam filmes mais homogêneos e reprodutíveis. Tais parâmetros somente terão acurácia a partir de um dispositivo que os controle, como um dip coater. Isto refletirá numa melhora na razão sinal/ruído em experimentos de espectroscopia e de físico-química. Haja vista um grande interesse da comunidade científica para estudos em heteroestruturas baseadas em materiais bidimensionais, o projeto visa o desenvolvimento de um dispositivo dip coater de baixo custo, com controle de todos os parâmetros, um espectrofotômetro acoplado para uma análise in situ dos filmes depositados, uma base de aquecimento para o controle da temperatura da solução, um polarizador de substratos para melhorar a adesão entre filmes, e/ou substratos de mesma carga além da possibilidade de customização para diversas necessidades dos clientes. O projeto do dispositivo para deposição de filmes finos contará com uma estrutura fixada a uma base móvel que percorre um curso no eixo-Z, este curso será controlado por um fuso trapezoidal com um flange no qual sua rotação é movimentada por um motor de passo, que por sua vez será 2 controlado por um software específico através de um driver para motores de passo. Essa estrutura irá descer com velocidade controlada, irá monitorar o tempo que permanecerá na solução, em seguida subirá novamente para a posição de origem. Cada amostra será fixada nas extremidades da estrutura por pinças plásticas, o que possibilita também a utilização do dispositivo para limpeza de substratos utilizando ácidos. Os béqueres com a solução terão sua posição pré-fixada em uma base, com rebaixos feitos para volumes de: 5 ml, 10 ml e 25 ml. Os materiais utilizados na estrutura do projeto serão em acrílico, o que possibilita um corte a laser para um melhor acabamento e precisão dimensional dos componentes, e alumínio, um metal leve e de fácil usinagem. Dispositivos criados utilizando heteroestruturas feitas de grafeno e outros materiais bidimensionais podem ser usados para detectar fótons de baixa energia que elevam drasticamente a eficiência de aplicações optoeletrônicas, incluindo câmeras, espectrômetros de infravermelho e sistemas de telecomunicações. O projeto do dip coater compacto, customizável, com multifuncionalidades e de baixo custo tem grande impacto, uma vez que os disponíveis no mercado são de custo elevado, importados e sem as multifuncionalidades inovadoras propostas no presente projeto. (AU)