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Plasma print: impressora de nano filmes tipo-vidro através de plasma atmosférico frio

Processo: 13/22828-0
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE  
Vigência (Início): 01 de novembro de 2013
Vigência (Término): 31 de julho de 2014
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Física - Física dos Fluídos, Física de Plasmas e Descargas Elétricas
Pesquisador responsável:Bruno Bellotti Lopes
Beneficiário:Bruno Bellotti Lopes
Empresa:Surface - Engenharia e Soluções a Plasma Ltda
Vinculado ao auxílio:13/50274-0 - Plasma print: impressora de nano filmes tipo-vidro através de plasma atmosférico frio, AP.PIPE
Assunto(s):Plasma frio   Impressora   Nanofilmes   Vidro   Deposição química em fase de vapor assistida por plasma (PECVD)

Resumo

O uso de plásticos pela indústria está em constante crescimento tanto em intensidade quanto em diversidade de aplicações. Pode ser encontrado desde equipamentos eletrônicos até a exigente indústria aeroespacial. Com isto, vem conquistando o mercado de materiais, tecnologicamente, ultrapassados como metais por apresentarem graves problemas com corrosão; e vidros pela fragilidade, custo e peso. Plásticos oferecem relativos baixos custos e facilidade nos processos de manufatura, além de ganho de resistência química e considerável redução de peso. Porém, ainda possuem demanda de aperfeiçoamento como, por exemplo, baixa resistência mecânica, facilidade de apresentar riscos, entre outros [1]. Com isto, a Engenharia de Superfícies sente-se estimulada a contribuir com soluções para contornar estas deficiências e fornecer materiais mais inteligentes para o mercado. Esta é a missão do projeto PLASMA|Print, ou seja, desenvolver um equipamento de escala industrial capaz de depositar filmes de espessura nanométrica com composição semelhante à do vidro para aumentar a dureza superficial de policarbonatos através do auxílio da tecnologia de plasmas atmosféricos. Esta apresentará custos significativamente reduzidos, maior velocidade de processo e qualidade de revestimento se comparada com processos atualmente utilizados. A empresa proponente já possui e domina a tecnologia de plasma atmosférico, comprovada tanto com número de casos de sucesso, quanto em pesquisas desenvolvidas. Sua atividade até o momento limita-se em adequar as propriedades químicas das superfícies expondo-as ao plasma reativo. Porém, sabe-se que ao introduzir compostos orgânicos voláteis (precursores) na zona de plasma é possível polimerizar radicais na superfície recobrindo-a com um novo material (filme) [2,3]. A técnica de deposição química assistida a plasma é vastamente descrita na literatura. Através desta técnica, resumidamente, um gás orgânico (C-H-R) ao ser introduzido na região de plasma, tem suas ligações quebradas transformando-se em radicais. Estes radicais ao encontrar algum substrato podem se ligar quimicamente e recobri-lo formando uma película de espessura fina [4-8]. Como a composição do vidro é basicamente SiO2 (dióxido de silício), portanto, se compostos voláteis a base de silício forem introduzidos ao plasma, o filme polimerizado sobre a superfície poderá ter ligações Si-O e outras diversas ligações. Logo, quanto mais ligações do tipo Si-O o filme contiver mais semelhante ao vidro ele será [9]. Este projeto pleiteia em sua primeira fase: a) desenvolver um equipamento que permita a introdução de compostos químicos no reator de plasma; b) identificar as variáveis que regulam a proporção de ligações Si-O, a fim de obter filmes mais parecidos com o vidro, como por exemplo, temperatura, tempo de exposição, espessura adequada e o tipo de composto químico para ser o precursor; e c) analisar quanto suas propriedades ópticas (transmitância), mecânica (dureza) e química (composição química). (AU)