| Processo: | 23/03984-3 |
| Modalidade de apoio: | Auxílio à Pesquisa - Regular |
| Data de Início da vigência: | 01 de outubro de 2023 |
| Data de Término da vigência: | 30 de setembro de 2025 |
| Área do conhecimento: | Engenharias - Engenharia Química |
| Pesquisador responsável: | Martina Costa Reis |
| Beneficiário: | Martina Costa Reis |
| Instituição Sede: | Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil |
| Município da Instituição Sede: | São Paulo |
| Pesquisadores associados: | Ardson dos Santos Vianna Junior |
| Bolsa(s) vinculada(s): | 24/04996-8 - Síntese de jardins químicos pelo método de injeção, BP.TT |
| Assunto(s): | Termodinâmica Auto-organização Dinâmica dos fluidos |
| Palavra(s)-Chave do Pesquisador: | Auto-Organização | Jardins químicos | Simulações de fluidodinâmica | Termodinâmica do não-equilíbrio | Termodinâmica do não-equilíbrio |
Resumo
Jardins químicos- precipitados ocos com aspecto dendrítico formados quando um cristal de sal metálico é imerso em uma solução alcalina de silicato, sulfato ou carbonato de sódio- são talvez o exemplo mais icônico de auto-organização em sistemas químicos. Ao contrário das estruturas dissipativas que emergem das reações de Belousov-Zhabotinsky e Briggs-Rauscher, jardins químicos são estruturas permanentes que têm sido exploradas no desenvolvimento de cimentos, dispositivos microfluídicos e sistemas de filtração. No entanto, embora as condições experimentais que levam à formação de jardins químicos sejam bastante conhecidas, ainda não há na literatura modelos fenomenológicos que permitam explicar a dinâmica de formação e crescimento dos precipitados. Em vista do exposto, neste projeto, um modelo de reação-difusão baseado na equação de Darcy-Brinkman-Stokes será usado para descrever como o acoplamento de reações químicas não-lineares com o transporte difusivo de massa cria condições para a formação e crescimento de jardins químicos. Em particular, foco será dado ao transporte interfacial de massa que é responsável pelo espessamento das paredes dos precipitados e pela pressão desenvolvida no interior destes. Além disso, visando possíveis aplicações práticas nas áreas de corrosão, microfluídica e até mesmoastrobiologia, a influência de campos externos, tais como gravidade e campo elétrico, sobre os padrões de evolução de jardins químicos será investigada através de análises de bifurcação das estruturas dissipativas. Os resultados obtidos neste projeto serão relevantes não apenas para a área de termodinâmica do não-equilíbrio, mas também para um emergente campo de pesquisa conhecido como chemobrionics cujo objetivo é o estudo dos processos de auto-organização em sistemas de precipitação visando possíveis aplicações práticas. (AU)
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