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Estudos de deposição e corrosão em filmes de organometálicos visando aplicações em ambientes corrosivos

Processo: 18/10982-9
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Programa Capacitação - Treinamento Técnico
Vigência (Início): 01 de julho de 2018
Vigência (Término): 31 de janeiro de 2020
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Aeroespacial
Pesquisador responsável:Lúcia Vieira
Beneficiário:Thaisa Baesso Santos
Instituição-sede: Instituto de Pesquisa e Desenvolvimento (IP&D). Universidade do Vale do Paraíba (UNIVAP). São José dos Campos , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:17/10491-2 - Produção de revestimentos multifuncionais para alto desempenho como lubrificante sólido e proteção contra corrosão para componentes aeroespaciais e dispositivos biomédicos, AP.R
Assunto(s):Filmes finos   Filmes finos de carbono tipo diamante (DLC)   Inibidores de corrosão   Compostos organometálicos   Urina   Elastômeros   Satélites artificiais   Estação espacial

Resumo

Esta proposta visa o pleito de auxilio de bolsa de treinamento técnico e o projeto tem como objetivo investigar novas técnicas de proteção contra corrosão que superam as limitações de ligas de titânio. Este projeto tem como objetivo produzir e caracterizar revestimentos multifuncionais nanoestruturados usando plasma e a motivação para este trabalho vem de uma unidade de processamento de fluidos da Estação Espacial Internacional (ISS) que é essencialmente um processador de urina centrífuga usado para purificar resíduos líquidos humanos. Por conseguinte, os resíduos líquidos em contato com as ligas metálicas são muito corrosivos e os materiais de rolamento normalizados não proporcionam uma vida útil longa para os rolamentos de centrifugação. A segunda motivação também da ISS está relacionada a outro tópico referente aos anéis de elastômero de silicone macio S0383-70 em configuração de vedação de face orientada. Estes O-rings são usados para evitar a fuga do ar da cabine respirável para o vácuo e para manter capacidade hermética, mesmo depois de suportar a exposição do ambiente espacial direto por longos períodos. O espaço exterior é um ambiente hostil em que componentes como o oxigênio atômico (AO) e a radiação podem danificar os materiais de vedação e comprometer sua funcionalidade como conexões aeroespaciais entre as naves espaciais sem que ocorra adesão do elastômero ou incrustação após a liberação da conexão. Com ambos os materiais, é possível utilizar filmes de carbono aderentes: na primeira aplicação, o carbono diamantado (DLC) com baixo teor de hidrogênio será aplicado na liga NiTi60 para melhorar a proteção contra corrosão do rolamento quando em contato com urina sintética. Para a segunda aplicação, o carbono tipo diamante (DLC) com nanopartículas de prata será desenvolvido em elastômeros de silicone. O grupo de Tribologia de máquinas giratórias, da NASA, do Glenn Research Center fornecerá ambos os substratos. Para a deposição dos filmes serão utilizados precursores compostos ou complexos organometálicos. Esses precursores contêm pelo menos uma ligação carbono-metal (C-M) sendo que, nesse contexto, o sufixo "metal" inclui os metalóides como boro e silício. A química organometálica pode ser vista como uma ponte entre a química orgânica e a inorgânica. A importância dos compostos organometálicos está relacionada com a catálise homogênea, desde a simples catálise ácido-base até a extremamente complexa catálise metalo-enzimática. Os complexos organometálicos são constituídos por átomos ou íons metálicos ou metalóides ligados a átomos ou grupos chamados ligantes. Os ligantes são dispostos ao redor de um ou mais metais formando um poliedro centrado no metal. Os complexos organometálicos são utilizados como precursores dos elementos que se deseja inserir no filme ou a mistura destes. Como decorrência do desenvolvimento de projetos na área dos recobrimentos tipo diamante sabe-se que a adição de nanopartículas de prata, reduz a erosão por oxigênio atômico em atmosfera de orbita de satélites. O interesse na resistência a erosão por partículas atômicas, tornam estes filmes promissores para uso como camada protetora em dispositivos de satélites e em outras aplicações industriais como material biocompatível e resistente a corrosão. Os filmes serão depositados em substratos de Silicio 100 técnica PECVD (Plasma Enhanced Vapor deposition) existente no grupo Nanotecplasma. Os filmes serão testados no tribômetro UMT. Os estudos tribológicos serão realizados por meio soluções corrosivas mimetizando urina sintética. As análises de atrito e desgaste serão realizadas no modo reciproco-linear no tribômetro UMT- Bruker. As interações de desgaste serão estudadas com base em análise estrutural do filme antes e após os ensaios de atrito, por meio de espectroscopia Raman. O estudo triboquímico contribuirá nas pesquisas em andamento, no fortalecimento de áreas importantes, como seleção de materiais e revestimentos resistentes ao desgaste. (AU)