Propriedades mecânicas de membranas à base de carbono para separação de gases de efeito estufa

• Processo: 22/06973-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 30 de julho de 2022
• Data de Término da vigência: 29 de janeiro de 2023
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Caetano Rodrigues Miranda
• Beneficiário: Daniela Andrade Damasceno
• Supervisor: Erich Albrecht Muller Gomez
• Instituição Sede: Instituto de Física (IF). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Imperial College London, Inglaterra
• Vinculado à bolsa: 20/01558-9 - Design computacional de nanomateriais para separação do gás natural, BP.PD
• Assunto(s): Nanotecnologia Nanoestruturas de carbono Propriedades mecânicas Gases do efeito estufa Gás natural
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Gás natural | Interface | membrana | Nanoestruturas de Carbono | Propriedades mecânicas | Separação de gases | Nanotecnologia

Resumo

As membranas de matriz mista (MMMs) são tecnologias viáveis e promissoras para mitigar as emissões de CO2. Elas possuem as propriedades mais desejáveis para membranas de alto desempenho, devido a presença de materiais nanoestruturados em sua matriz polimérica. Entre esses materiais, as nanoestruturas de carbono podem ajudar na resistência mecânica das membranas tornando-as mais fortes e estáveis em condições de operação. O conhecimento fundamental das propriedades mecânicas dos nanomateriais isolados e do sistema matriz-nanomateriais é necessário para um projeto bem-sucedido de membranas. No entanto, a principal deficiência em relação a essas tecnologias é a falta de informações sobre a descrição da interação interfacial nanomaterial-polímero e densidade ideal de nanomaterial. A modelagem computacional é uma maneira eficiente e barata para abordar esses problemas. Neste projeto de pesquisa, pretendemos investigar as propriedades mecânicas dos nanotubos de carbono isolados sob as pressões típicas inerentes ao processo de separação de gases, e o desempenho mecânico de um modelo esquemático de MMMs incorporadas com nanotubos de parede única (SWCNTs). A bolsa de pesquisa aplicada no exterior contribuirá para a compreensão e descrição das interfaces polímero-nanomaterial, fornecendo mais informações sobre a interação interfacial utilizando novas abordagens, como simulações moleculares de granulação grossa (CG). Os métodos CG requerem menos recursos computacionais, permitindo simular sistemas maiores e mais complexos. Portanto, serão realizadas simulação computacionais em multiescala, acoplando modelagem molecular e modelos baseados em métodos do contínuo para descrever aspectos que podem ocorrer em diferentes escalas de tempo e comprimento. Os resultados deste estudo serão essenciais para os projetos em desenvolvimento no Centro de Pesquisa RCGI (Research Centre for Greenhouse Gas Innovation), principalmente para o crescimento intelectual dos membros dos projetos de mitigação de CO2 e a síntese e manufatura aditiva de membranas inovadoras. (AU)