EFEITO DA PASSAGEM DE CORRENTE ELÉTRICA NO COEFICIENTE DE ATRITO DE FILMES FINOS DE CARBONO AMORFO (a-C) DOPADOS COM Ni E Cu.

• Processo: 25/14524-9
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de agosto de 2027
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica
• Pesquisador responsável: Andre Paulo Tschiptschin
• Beneficiário: Lázaro Aleixo dos Santos
• Instituição Sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 19/18572-7 - Novos materiais de carbono: suas aplicações espaciais, ambientais e spin offs relevantes, AP.TEM
• Assunto(s): Materiais avançados
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Deposição física de vapor (PVD) | Desgaste e atrito | Diamond-like Carbon (DLC) | Materiais Avançados | Tribologia eletrificada | Revestimentos e Filmes Finos

Resumo

Esta proposta visa aprofundar o estudo de revestimentos de carbono tipo diamante (DLC - Diamond-Like Carbon) obtidos por deposição física de vapor (PVD - Physical Vapor Deposition), com foco na dopagem destes revestimentos com metais como níquel (Ni) e cobre (Cu). Esses materiais apresentam elevada dureza, baixa rugosidade, resistência ao desgaste e excelente desempenho tribológico, especialmente sob condições críticas de atrito. Estudos recentes indicam que a dopagem metálica pode modificar significativamente as propriedades estruturais e condutoras dos filmes, influenciando seu desempenho em aplicações tribológicas, inclusive sob campos elétricos, fenômeno conhecido como tribologia eletrificada. A pesquisa propõe realizar deposições de DLC puro, DLC dopado com Ni (DLC:Ni) e DLC dopado com Cu (DLC:Cu) em substratos de vidro, silício e aço H13 utilizando a técnica pDCMS (Pulsed-DC Magnetron Sputtering), em reator do LABPLASMA (Laboratório de Tratamento de Superfícies a Plasma USP). Para filmes DLC (a-C) será depositada uma intercamada de Si. O principal objetivo da dopagem destes revestimentos com os elementos metálicos citados é estudar como ocorre a formação dos filmes quando dopados, e como variam as propriedades condutoras da superfície e e seu efeito sobre o coeficiente de atrito em testes de tribologia eletrificada A proposta integra e amplia os avanços anteriores do grupo em filmes de carbono obtidos por técnicas CVD e PVD, incluindo projetos com DLCs, grafenos, revestimentos à base de dicalcogenetos , bem como a modificação de superfícies por plasma e laser. Os revestimentos estudados aqui apresentam elevado potencial de aplicação em setores como transporte, propulsores elétricos de veículos automotores e em geradores eólicos. A caracterização microestrutural e composicional será realizada por FEG-SEM, TEM, FIB e espectroscopia Raman, permitindo avaliar a influência dos dopantes na organização nanométrica dos filmes, na proporção de ligações sp²/sp³ e no grau de grafitização antes e após os ensaios tribológicos. As propriedades mecânicas de dureza e módulo de elasticidade serão obtidas por nanoindentação. Os ensaios tribológicos serão feitos em tribômetro de esfera sobre plano, com movimento reciprocante. Será feita eletrificação do tribômetro através de uma fonte de alimentação CC com polos conectados tanto na amostra quanto no contracorpo, invertendo a polaridade nos diferentes ensaios. A variação da polaridade e da intensidade da corrente permitirá investigar os efeitos da eletrificação sobre o atrito e o desgaste dos filmes DLÇ e DLÇ dopados. Espera-se elucidar mecanismos ainda pouco compreendidos na literatura, como a formação de estruturas cristalinas induzidas por cisalhamento ou corrente elétrica, responsáveis por regimes de superlubricidade. A proposta combina análise fundamental em nanoescala com avaliação de desempenho funcional, visando estabelecer correlações entre estrutura, dopagem e comportamento tribológico eletrificado. Os resultados esperados poderão contribuir para a diminuição do coeficiente de atrito de motores elétricos em veículos automotores, geradores eólicos e grupos motor-gerador responsáveis pela geração de energia elétrica aumentando a eficiência energética e sustentabilidade em diferentes setores da indústria. (AU)