Fabricação de partículas de prata submicrométricas em batelada e escalonamento do método de precipitação química para produção industrial de pós de prata para aplicação automobilística

• Processo: 19/16541-7
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2020
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2021
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Inorgânica
• Pesquisador responsável: Érico Teixeira Neto
• Beneficiário: Érico Teixeira Neto
• Empresa: Metaura Prestação de Serviços de Pesquisa e Desenvolvimento Ltda
• CNAE: Pesquisa e desenvolvimento experimental em ciências físicas e naturais
• Município: São Paulo
• Auxílio(s) vinculado(s): 22/02223-6 - Fabricação de partículas de prata submicrométricas em batelada e escalonamento do método de precipitação química para produção industrial de pós de prata para aplicação automobilística, AP.PIPE
• Bolsa(s) vinculada(s): 20/15358-1 - Síntese de partículas de prata pelo método de precipitação química e seu processamento para obtenção de pós metálicos, BP.TT
• Assunto(s): Cinética química Síntese química Química coloidal Secagem Partículas Nanopartículas metálicas Compostos de prata
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: a | b | c | Cinética da reação em batelada: controle estrutural das partículas | d | Descrição estrutural dos produtos obtidos | e | f | Pó de prata: partículas submicrométricas secas não agregadas | Secagem das partículas: obtenção do pó de prata | Separação do meio reacional e lavagem das partículas metálicas | Síntese coloidal de partículas metálicas concentradas não agregadas | Síntese de partículas metálicas

Resumo

A obtenção de lotes industriais de partículas de prata secas e não agregadas, com dimensões submicrométricas, é um desafio tecnológico formidável. Os pós de prata podem ser usados para a obtenção de tintas e pastas condutoras, que por sua vez são usados na fabricação de condutores e contatos elétricos de partículas de prata sinterizadas sobre vidros. Esses contatos elétricos têm aplicação na indústria automobilística, além de eletrônica e de energia fotovoltaica. Partículas de prata que formam condutores elétricos altamente compactos pela sua sinterização, com resistência química e à abrasão necessários à aplicação automobilística, têm estrutura interna complexa. Cada partícula individual é formada por um grande número de cristalitos/partículas primárias de prata de poucas dezenas de nanômetros agregadas, resultando em partículas finais submicrométricas com formato quase esférico. Essas partículas devem ser ainda compactas e densas, devido à ligação de átomos de Ag0 amorfos preenchendo os interstícios entre as partículas primárias agregadas. Partículas com essa estrutura interna, sinterizadas em baixas temperaturas (600°C a 800°C), resultam em condutores que atingem a condutividade elétrica necessária à sua aplicação. Durante o processo de sinterização de uma pasta condutora de prata, a cristalização dos domínios amorfos de partículas empacotadas sobre o vidro ocorre junto com a reorientação espacial dos cristalitos agregados dentro das partículas individuais, formando um condutor compacto e com domínios cristalinos grandes. A Metaura foi criada para desenvolver tecnologia para fabricação de pós de prata em escala industrial que atendam prioritariamente às demandas do setor automobilístico. O Método de Precipitação Química em solução aquosa de íons Ag+ usando o agente redutor fraco ácido ascórbico está bem descrito na literatura e foi adaptado pela Metaura para obtenção de pós de prata com as características estruturais descritas acima. Os agentes dispersantes poliméricos goma arábica (GA), polivinilpirrolidona (PVP) e naftaleno sulfonato formaldeído condensado (NSC) serão usados no controle da difusão das partículas primárias em solução e, consequentemente, serão um fator de controle sobre sua taxa de agregação na formação das partículas finais sintetizadas. A investigação científica desse método, pelo entendimento da influência de seus parâmetros sobre as características estruturais das partículas permitirá a obtenção reprodutível de bateladas de partículas de prata em concentrações altas, viáveis à sua produção industrial. O processo de separação e lavagem das partículas obtidas em batelada, e sua posterior secagem, são ainda desafios tecnológicos relevantes desse projeto. A separação das partículas do meio reacional por sedimentação é lenta e o processo de lavagem das partículas demanda três separações de sólidos da dispersão, fazendo do processamento/lavagem pós-síntese a etapa mais demorada na obtenção dos pós de prata finais. Vencidos esses desafios, teremos desenvolvido uma tecnologia de classe mundial para a fabricação de pós de prata, que atenderão nosso cliente potencial e novos mercados que poderemos explorar. (AU)