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Filmes de DLC em multicamadas com nanopartículas condutora elétrica para aplicações espaciais e industriais

Processo: 17/08899-3
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
Vigência (Início): 01 de novembro de 2017
Vigência (Término): 31 de março de 2021
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
Pesquisador responsável:Vladimir Jesus Trava-Airoldi
Beneficiário:Rebeca Falcão Borja de Oliveira Correia
Instituição-sede: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (Brasil). São José dos Campos , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:12/15857-1 - Estudos científicos e aplicações inovadoras em diamante-CVD, Diamond-Like Carbon (DLC) e carbono nanoestruturado, obtidos por deposição química na fase vapor, AP.TEM
Assunto(s):Filmes finos de carbono tipo diamante (DLC)   Nanopartículas   Condutividade elétrica   Espectroscopia Raman   Microscopia eletrônica de varredura   Microscopia de força atômica   Perfilometria

Resumo

Nanopartículas utilizadas como aditivos nos filmes de DLC podem aumentar significativamente as propriedades destes filmes. A alta condutividade elétrica e térmica de alguns tipos de nanopartículas, como dióxido de titânio (TiO2), ouro, cobre, nitreto de gálio (GaN), etc., tornam estes filmes ainda mais prósperos para aplicações espaciais e, também, se expandem para outras aplicações industriais, com especial evidência para as áreas da saúde. A pesquisa e metodologias de purificação, funcionalização e dispersão destas nanopartículas em diferentes solventes orgânicos são etapas importantes para o sucesso de crescimento de filmes de DLC de boa condutividade elétrica sobre substratos metálicos. A condutividade elétrica e obtenção de multicamadas garantirão taxa de crescimento constante e sempre elevada e um filme mais espesso, respectivamente. Propõe-se, portanto, neste trabalho o estudo da funcionalização destas nanopartículas e da sua dispersão em diferentes solventes orgânicos. Estudos da condutividade elétrica e da espessura dos filmes de DLC serão inicialmente efetuados como função da densidade dessas nanopartículas. Propriedades do filme como o coeficiente de atrito, o desgaste, a estabilidade térmica, a dureza, a aderência no substrato serão estudados em função da força aplicada, da espessura dos filmes e da velocidade de deslizamento entre corpo e contra corpo. A funcionalização de nanopartículas deve ser analisada por meio de FT-IR e potencial Zeta. A distribuição do tamanho das nanopartículas desaglomeradas na solução coloidal deve ser analisada por meio do método de espalhamento de luz em faixa nanométrica. O crescimento destes filmes será feito fazendo uso da técnica PECVD modificada com catodo adicional, desenvolvida na equipe, e patenteada e, que já se tem mostrado uma técnica melhor por produzir filmes de DLC com menor atrito, maior dureza, maior densidade, maior aderência e de menor custo, quando comparada às técnicas convencionais. Para as análises de atrito e desgaste serão utilizados dois modos de operação, rotacional e o recíproco - linear, de um tribômetro modelo UMT da CETR instalado no LAS/CTE/INPE. A dureza será medida via micro durômetro, também da CETR e instalado no LAS. A qualidade e o nível de grafitização serão analisados, fazendo uso de análises via Espectroscopia de Espalhamento Raman, um sistema Horiba LabRam, também, instalado no LAS. A análise morfológica da superfície dos filmes de DLC será realizada através das técnicas de Microscopia Eletrônica de Varredura, Microscopia de Força Atômica e Perfilometria, todos equipamentos da infraestrura do LAS. (AU)