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

• Processo: 17/08899-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Vigência (Início): 01 de novembro de 2017
• Vigência (Término): 31 de março de 2023
• 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 e Inovação (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
• Bolsa(s) vinculada(s): 20/12450-4 - Propriedades elétricas e piezoresistivas de filmes de DLC com nanopartículas condutoras para aplicações como um material sensor em extensômetros em estruturas espaciais, BE.EP.DD
• Assunto(s): Filmes finos de carbono tipo diamante (DLC) Nanopartículas Condutividade elétrica Espectroscopia Raman Microscopia eletrônica de varredura Microscopia de força atômica Perfilometria
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Diamond-like Carbon (DLC) | Filmes finos | multicamadas | Nano partículas | Novas estruturas | Tensões residuais | Filmes Finos de DLC

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)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

DE OLIVEIRA CORREIA, REBECA FALCAO BORJA; WACHESK, CRISTIANE C.; HURTADO, CAROLINA R.; DAMM, DJOILLE D.; TAIARIOL, THALITA SANI; TADA, DAYANE BATISTA; VASCONCELOS, GETULIO; CORAT, EVALDO J.; TRAVA-AIROLDI, VLADIMIR J.. CVD-diamond nanoparticle synthesis for DLC film application. JOURNAL OF NANOPARTICLE RESEARCH, v. 22, n. 9, p. 17-pg., 2020-09-22. (12/15857-1, 17/08899-3, 17/01697-6)

CORREIA, REBECA F. B. DE O.; SAMPAIO, ALINE G.; MILHAN, NOALA V. M.; CAPOTE, ARIEL; GERDES, HOLGER; LACHMANN, KRISTINA; TRAVA-AIROLDI, VLADIMIR J.; KOGA-ITO, CRISTIANE YUMI; BANDORF, RALF. Zn:DLC films via PECVD-HIPIMS: Evaluation of antimicrobial activity and cytotoxicity to mammalian cells. JOURNAL OF VACUUM SCIENCE & TECHNOLOGY A, v. 41, n. 3, p. 17-pg., 2023-05-01. (19/25652-7, 12/15857-1, 17/08899-3, 20/12450-4, 21/00046-7)