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Desenvolvimento de compósitos nanoestruturados magneto-fluorescentes para aplicação em ensaios não destrutíveis

Resumo

Os Ensaios Não Destrutivos (END) correspondem a um grupo de técnicas usadas na indústria para avaliar a integridade de objetos metálicos ou compósitos, indicando a existência de descontinuidades e/ou defeitos, como trincas, que possam comprometer a integridade estrutural do objeto. Os ensaios por partículas magnéticas fluorescentes (PMF) são testes rápidos e baratos amplamente usados na indústria. Se baseiam na geração de um campo magnético induzido em objetos ferromagnéticos, nos quais as linhas magnéticas se concentram nas descontinuidades, criando regiões de campo intenso. Assim, ao aplicar as PMF elas são atraídas preferencialmente às regiões descontínuas, revelando os defeitos sob luz ultravioleta. Líder de mercado há quase quarenta anos, a Metal-Chek do Brasil, de foco restrito à produção de químicos para o setor de análises não destrutíveis, vem sofrendo forte pressão comercial e tecnológica da Magnaflux, uma empresa norte-americana pertencente ao grupo Illinois Tool Works (ITW), constituída por centenas de negócios presentes em 57 países e mais de 20.000 patentes. Nesse cenário, a Metal-Chek iniciou em 2014 uma parceria científica com a Universidade de São Paulo para resolver alguns problemas práticos enfrentados no desenvolvimento de suas partículas e criar PMF que pudessem entrar no mercado de modo disruptivo. Dentre as características almejadas estavam processos verdes, uso racional de matérias-primas e qualidade superior das PMF em relação à morfologia, fluorescência e resposta magnética. Foram desenvolvidos processos pilotos de síntese de nanopartículas de óxido de ferro superparamagnéticas (SPION) que se encontra em TRL7 (Technology readiness level) e três rotas de produção de PMF em TRL4. Dentre as rotas planejadas, a mais promissora é a que organiza as SPION em microesferas superparamagnéticas (M-SPION) por secagem em spray dryer, seguida do recobrimento com pigmentos em leito fluidizado. Essa metodologia organiza hierarquicamente as SPION e os pigmentos, minimizando efeitos quânticos de supressão de fluorescência, efeitos de extinção de luz pelo componente magnético e heterogeneidade de fases. A partir dos resultados com TRL4-7 entende-se que a tecnologia está madura para submissão direta ao PIPE II. Propõe-se a pesquisa para otimizar morfologia, magnetismo, fluorescência e desempenho na detecção de defeitos das partículas em função de: 1) otimização da produção de SPION; 2) diâmetro das M-SPION; 3) recobrimento por microencapsulação; 4) composição do recobrimento. Os materiais serão caracterizados por microscopias eletrônicas (SEM e TEM) e ópticas, magnetômetro (VSM), análise térmica (DTA e DSC), distribuição de tamanho, viscosímetro rotacional, espectroscopias de fluorescência e UV-VIS e testes em corpos de prova. Devido ao desempenho superior e baixo custo de produção, essas partículas poderão ser introduzidas em mercados de maior valor agregado como aeroespacial e europeu. Estima-se que esses novos processos e produtos levem à ampliação expressiva na participação de mercado da Metal-Chek e aumento de até R$ 16 milhões por ano de faturamento. Desses R$ 3,6 milhões correspondem a clientes nacionais e R$ 12,4 milhões exportados para a Socomore. Tais materiais irão inaugurar a quarta geração de PMF, sendo as únicas nanoestruturadas no mercado, o que coloca a Metal-Chek numa posição de destaque para se tornar um grande produtor global de insumos para END. (AU)

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