Desenvolvimento, caracterização e qualificação de materiais carbonosos sintetizados por técnicas CVD e PECVD

Resumo

A proposta do PRONEX contempla a investigação em física e tecnologia de plasmas procurando fomentar atividades de P&D que integrem, pela composição das equipes e pela natureza dos trabalhos, os grupos que compõem o Núcleo de Excelência em Física e Aplicação de Plasmas. A presente proposta bem se justifica e se mostra oportuna no contexto do "The 2012 Plasma Roadmap", adequando-se aos objetivos da linha de pesquisa deste Núcleo de Excelência que tem como foco o processamento de materiais, em específico a síntese de materiais a base de carbono. O bolsista selecionado exibe potenciais competências e a necessária motivação para a execução do plano de trabalho que prevê a produção de filmes de diamante amorfo hidrogenado (a-CH) usando técnica PECVD e "sputtering" bem como a produção de filmes de diamante usando técnica CVD. Esses materiais carbonosos são bastante investigados e suas aplicações são ainda crescentes nos vários campos do setor produtivo. A dopagem e incorporação de nanopartículas nesses materiais enriquecem suas propriedades e ampliam o leque de suas aplicações. No caso do presente plano de trabalho, cada material produzido, após devidamente caracterizado, terá sua aplicabilidade testada e qualificada para fins específicos. Assim, o diamante amorfo hidrogenado, ou DLC (Diamond Like Carbon) hidrogenado (a-CH), será avaliado quanto sua aplicabilidade para a área biomédica enquanto que o filme de diamante será testado como revestimento resistente à irradiação de plasma de fusão em reatores Tokamak e à irradiação de uma tocha de plasma térmico. O grupo Nanotecplasma, que acolhe o aluno Everton Diniz, possui infraestrutura laboratorial para pesquisa avançada em processamento de materiais e conta com apoio de outros grupos, como o do ITA e da USP, que fazem parte deste Núcleo de Excelência. No que concerne às aplicações específicas serão estudados tanto revestimentos de diamante resistentes à radiação de plasmas de reatores Tokamak, quanto filmes de a-CH para uso em próteses ortopédicas. Serão investigados os fatores que favorecem o aumento do tempo de vida dos revestimentos, como dopantes metálicos e dielétricos, buscando compreender, em detalhes, os mecanismos relacionados à interação físico-química na região de contato com o ambiente em que o recobrimento é exposto. No caso do diamante, a taxa de desgaste do filme será verificada expondo amostras do material à irradiação do plasma no interior de um reator de fusão do tipo Tokamak, existente no Instituto de Física da USP. Analogamente o material será exposto a irradiação de uma tocha de plasma térmico (tocha de vapor de água do ITA) a qual emite radiação UV de alta intensidade. A finalidade neste caso é qualificar a resistência de recobrimentos com diamante em ambiente de radiação UV de alta intensidade. Para o caso dos recobrimentos de a-CH, estes contemplam aplicação biomédica, e serão submetidos a análises de tribocorrosão visando o estudo da sua degradação em ambientes que simulam meios corrosivos e biológicos. Os resultados destas análises serão correlacionados com as análises morfológica e química dos materiais produzidos. (AU)