Da ideia à inovação: Kevlar, a força de uma descoberta científica.


Tecido de poliaramida.
Tecido de poliaramida.

O que têm em comum os coletes à prova de balas que protegem policiais e militares ao redor do mudo, as cordas que seguraram a nave Pathfinder na sua descida à superfície de Marte, e as luvas usadas por operários da indústria metalmecânica?

A resposta é Kevlar®, uma fibra sintética polimérica de alta durabilidade que combina alta resistência e baixo peso (é cinco vezes mais resistente do que o aço por módulo de peso). A fibra pode ser usada como matéria prima de cordas e tecidos flexíveis e confortáveis, ou adicionada a outros materiais para reforçá-los. O Kevlar® gera produtos capazes de resistir às mais diversas agressões, desde estilhaços e facadas até tiros de arma de fogo. Também resistente a condições extremas de temperatura e pressão, a fibra já esteve no deserto, na montanha, na Antártida, no fundo do mar e no espaço.

A história desse material começa, é claro, com uma descoberta científica, realizada em 1965 em um dos laboratórios da empresa DuPont por Stephanie Louise Kwolek, bacharel em química, sem doutorado e única representante do sexo feminino no laboratório. A competência e a paixão de Stephanie encontraram nesse lugar e nesse momento um ambiente propício para se expressarem, e renderam bons resultados, não apenas para a empresa, mas também para a humanidade como um todo.

Dos passeios no bosque aos laboratórios da DuPont

Stephanie Louise Kwolek.
Stephanie Louise Kwolek.

Stephanie Kwolek nasceu em 31 de julho de 1923 nos Estados Unidos, filha de um casal de imigrantes poloneses. Junto aos pais e ao irmão, mais novo, ela viveu sua infância em New Kensington, uma pequena cidade a 30 km de Pittsburg, na Pensilvânia, num entorno de bosques que costumava percorrer junto ao pai enquanto tentavam descobrir animais e identificar espécies vegetais, cujas folhas colavam e classificavam num caderno. Falecido quando a menina tinha apenas 10 anos, o pai foi o principal responsável por desenvolver nela uma forte curiosidade e gosto pela experimentação. Já com a mãe, que até a morte do pai passava muito tempo dentro de casa frente à máquina de costurar (depois começou a trabalhar na indústria para sustentar a família), Stephanie desenvolveu a criatividade e o gosto pela moda. A menina adorava fazer roupas de papel para suas bonecas, também de papel.

Depois de fantasiar com uma carreira como designer de moda, Stephanie Kwolek descobriu que queria ser médica. Entretanto, como o curso de Medicina era muito caro, ela foi estudar Ciências na Carnegie Mellon University, em Pittsburg. Mais precisamente, ela frequentou o Margaret Morrison Carnegie College, que era a faculdade destinada às mulheres dentro dessa universidade. Nos anos universitários, além de ter um ótimo desempenho acadêmico, Stephanie reuniu experiência de laboratório, fazendo trabalhos para a universidade e para empresas durantes suas férias de verão.

Formada em 1946, aos 23 anos, com um “major” em Química e um “minor” em Biologia, Stephanie foi em seguida procurar um emprego na área, pensando em trabalhar por alguns anos até reunir o dinheiro para começar o curso de Medicina. Rapidamente, Stephanie foi contratada pela empresa DuPont – já famosa naquela época pela invenção do nylon, primeira fibra sintética da história, entre outros produtos. Assim, a jovem se mudou para Buffalo, no estado de Nova Iorque, para trabalhar como química no Departamento de Raiom, que mais tarde se transformaria no Laboratório de Pesquisa Pioneira em Fibras Têxteis, onde lidou com síntese de novas poliamidas e poliésteres.

Em 1950, o laboratório foi transferido para o principal “canteiro de invenções” da empresa, a chamada Estação Experimental, localizada em Wilmington, no estado de Delaware, aonde Stephanie se mudou para contribuir com a equipe que tentaria desenvolver novos métodos de produção de polímeros, realizados a baixas temperaturas, para criar fibras com a maior resistência possível.

Paixão pelo laboratório

Nesse momento, Stephanie já tinha trocado o sonho de ser médica pela paixão de ser cientista. Fascinava-a o fato de ter cada dia um novo desafio e aprender todo dia algo novo. Além disso, o ambiente de trabalho naquele laboratório da DuPont era muito positivo para ela.

Para começar, o emprego era estável e havia uma certa liberdade para escolher os temas de pesquisa, dentro de uma lista que o diretor elaborava com base nos objetivos da empresa. (Stephanie sempre gostava de participar de dois projetos de forma simultânea, de preferência um mais fundamental e outro mais aplicado). Para desenvolver suas pesquisas, Stephanie podia trabalhar de forma independente, seguindo seus próprios planos, e sem a pressão de gerar resultados econômicos imediatos. Precisava, apenas, ter bom senso para saber quando parar determinado projeto que não daria frutos econômicos no médio prazo. Essa possibilidade de pesquisa independente e não orientada era importante não apenas para satisfazer a natureza criativa e curiosa da pesquisadora, mas também porque ela estava trabalhando em linhas de pesquisa bastante novas, ainda carentes de pesquisa fundamental, a qual precisava ser feita dentro dos laboratórios da empresa.

Além disso, havia ótimos equipamentos e muitas oportunidades para troca de ideias com os colegas. Finalmente, Stephanie podia publicar seus resultados em artigos ou livros, depois de os textos passarem pela revisão de profissionais de vários setores da empresa, que verificavam se a publicação daqueles dados poderia prejudicar os negócios. Para Stephanie, a escrita de artigos era um momento importante de seu trabalho, no qual as ideias ficavam mais organizadas e os resultados eram submetidos a exames minuciosos.

quote 2Na visão dela, o conjunto de boas condições de trabalho gerava um meio propício para descobertas científicas capazes de gerar inovações radicais (novos materiais ou moléculas e novos processos de síntese) capazes de posicionar a empresa na vanguarda do mercado. Tal como aconteceu com o Kevlar®.

A descoberta que gerou o Kevlar®

Na década de 1960, o Laboratório de Pesquisa Pioneira em Fibras Têxteis se envolveu na busca por uma fibra que fosse muito resistente, porém também muito leve. Um dos objetivos da DuPont era oferecer ao mercado um material que substituísse o aço como aditivo da borracha na fabricação de pneus, de modo a tornar os pneus mais leves e assim diminuir o uso de combustível, já que se esperava um período de escassez de petróleo nos anos seguintes.

Depois de experimentar com dezenas de polímeros diferentes, o laboratório decidiu começar a trabalhar com o grupo das poliaramidas, ou poliamidas aromáticas, as quais eram promissoras quanto às propriedades, mas também eram famosas entre os pesquisadores pela dificuldade de se lidar com elas no laboratório. Principalmente, as poliaramidas eram difíceis de se dissolver, devido à rigidez de suas moléculas em forma de bastão, diferente da flexibilidade de muitas outras moléculas de polímeros.

Persistente, além de competente, Stephanie Kwolek foi escalada para participar do desafio. Ou, melhor, dos desafios, no plural, que surgiam diariamente em cada uma das etapas envolvidas: a escolha e síntese dos compostos que reagiriam para formar o polímero (os quais, na época, não existiam prontos para venda), o método de polimerização e, não menos importante, a dissolução do polímero obtido. De fato, para formar a fibra polimérica desejada pela DuPont, era necessário fiar o polímero. Para isso, o laboratório dispunha de um equipamento muito simples, chamado spinneret, no qual uma solução polimérica é forçada a passar através de pequenos orifícios. Na etapa posterior, tira-se o solvente e se obtém as fibras.

Nessa etapa do desenvolvimento encontrava-se Stephanie, fazendo testes com diferentes compostos para dissolver as difíceis poliaramidas, quando olhou para sua recém-preparada solução polimérica e notou, a olho nu, que ela era essencialmente diferente de todas as outras que já tinha visto. A nova solução era opaca e fluída, e não transparente e viscosa como se esperava. Além disso, quando mexida, ficava opalescente (com reflexos nas cores do arco-íris).

Em vez de jogá-la no ralo da pia, ela se entusiasmou e a levou até o spinneret para fazer o teste da fiação. Achando que o aspecto leitoso se devia à presença de partículas em suspensão que poderiam entupir os buracos do spinneret, o técnico do equipamento negou-se a fazer o teste. A fiação foi feita alguns dias mais tarde, depois de Stephanie provar cientificamente que não havia partículas na solução. E o resultado foi maravilhoso. As fibras de poliaramida obtidas com a receita desenvolvida por Stephanie eram muito mais resistentes do que o nylon, e também mais resistentes do que o aço, porém muito mais leves. Assim que confirmou os resultados da caracterização do novo material, a cientista apresentou sua descoberta a seus superiores, que aderiram a seu entusiasmo.

Mas qual é a explicação para a super resistência das fibras de poliaramida? É a seguinte. Stephanie Kwolek conseguiu domar uma poliaramida e com ela preparar uma solução polimérica de macromoléculas rígidas. Durante o processo de fiação, essas moléculas permaneceram totalmente esticadas e se alinharam de forma ordenada. O resultado foi uma fibra com uma estrutura muito organizada, da qual surgem as propriedades excepcionais.

quote 1A solução que ela tinha colocado no spinneret, descobriria mais tarde a cientista, podia ser classificada como uma solução cristalina líquida. A partir dessa descoberta, várias novas fibras de alto desempenho foram criadas com base em soluções cristalinas líquidas, principalmente o Kevlar®.

Desenvolvimento do produto e do mercado

O desenvolvimento do produto Kevlar®, iniciado imediatamente depois da descoberta de Stephanie em 1965, levou vários anos dentro da DuPont, e envolveu uma equipe interdisciplinar sem a participação direta de Stephanie, que permaneceu no laboratório em busca de novas descobertas. O processo incluiu o desenvolvimento da fórmula química final e ajustes no equipamento de fiação. A adaptação à escala industrial levou em conta questões de ordem econômica, prática e ecológica. Além disso, a partir de 1972, um plano de marketing para o Kevlar® foi desenhado e colocado em prática, baseado em parcerias com potenciais clientes para customizar o produto conforme a aplicação desejada, gerando toda uma família de fibras.

Dessa maneira, foi em 1982 que o produto foi de fato comercializado, dezessete anos e centenas de milhões de dólares depois da descoberta científica inicial. A partir de então, a família Kevlar® tem conquistado dezenas de mercados por meio de centenas de produtos, como botas de bombeiros, revestimentos de carros blindados, raquetes e componentes de barcos, aviões e automóveis, por citar apenas alguns exemplos além dos mencionados no início desta matéria

Quanto à Stephanie Kwolek, ela continuou trabalhando na DuPont até sua aposentadoria, em 1986. Ganhou vários prêmios e distinções pelo seu trabalho com as soluções cristalinas líquidas. Virou um ícone feminino da descoberta científica e “a cara” do Kevlar®. Dedicou-se a incentivar meninas a trabalharem em pesquisa, além de prestar assessoria à DuPont depois de sair da empresa. Faleceu aos 90 anos de idade, em junho de 2014, em Wilmington.


Algumas referências:

  • Stephanie L. Kwolek, interview by Raymond C. Ferguson in Sharpley, Delaware, 4 May 1986 (Philadelphia: Chemical Heritage Foundation, Oral History Transcript # 0028). Disponível aqui.
  • Stephanie L. Kwolek, interview by Bernadette Bensaude-Vincent at Wilmington Delaware, 21 March 1998 (Philadelphia: Chemical Heritage Foundation, Oral History Transcript #0168).
  • Women in Chemistry: Stephanie Kwolek. Canal no YouTube do Science History Institute. Disponível aqui.
  • The Kevlar Story – an Advanced Materials Case Study. David Tanner, James A. Fitzgerald, and Brian R. Phillips. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. Adv. Mater. 28 (1989) No. 5.
  • Kevlar Technical Guide. Disponível aqui.

Sócio da SBPMat recebe prêmio de sociedade dos Estados Unidos.


Prof. Victor C. Pandolfelli
Prof. Victor C. Pandolfelli

O professor Victor Carlos Pandolfelli (DEMa-UFSCar), sócio da SBPMat, recebe prêmio da TMS (a sociedade de minerais, metais e materiais dos Estados Unidos) enquanto coautor do trabalho “Improving the reliability of fluidized bed calciners by suitable refractory lining selection”, apresentado em 2019, no encontro anual dessa sociedade. O prêmio, cujo nome é “Light Metals Subject Award – Alumina/Bauxite” é dedicado a pesquisas que evidenciam a aplicação da ciência na solução de problemas práticos. A cerimônia de entrega do prêmio ocorre no dia 24 de fevereiro de 2020, durante o 149th TMS Annual Meeting, que será realizado em San Diego, Califórnia (EUA).

O trabalho premiado, coordenado por Pandolfelli, foi realizado dentro de um projeto conjunto entre a empresa 4 Cast, especializada em materiais cerâmicos para aplicações em alta temperatura, e a UFSCar. Também recebem o prêmio enquanto coautores do trabalho Mariana A.L. Braulio (4Cast), J. R. Cunha (Alcoa Alumar – Brasil) e D. Whiteman (Alcoa- Austrália).

Nova diretoria da SBPMat toma posse em cerimônia na Unicamp.


A nova diretoria da Sociedade Brasileira de Pesquisa em Materiais (SBPMat) tomou posse na manhã de 14 de fevereiro, em cerimônia realizada no auditório do Instituto de Física Gleb Wataghin (IFGW – Unicamp), na cidade de Campinas (SP), com a presença de mais de 80 pessoas.

Eleita pelos sócios da SBPMat em outubro de 2019 para o mandato que vai de fevereiro de 2020 a fevereiro de 2022, a nova diretoria é presidida por Mônica Alonso Cotta (IFGW-Unicamp), que se tornou a primeira presidente mulher da SBPMat.

Outra característica desta diretoria é a alta representatividade geográfica (diretores das regiões sul, sudeste, nordeste e norte), disciplinar (formações em Física, Química e Engenharia de Materiais) e de gênero (quatro homens e três mulheres).

Junto à presidente, assumiram seus cargos Rubem Luis Sommer (CBPF), como diretor de administração, finanças e patrimônio, e cinco diretores científicos: Andrea Simone Stucchi de Camargo (IFSC-USP), Antonio Eduardo Martinelli (UFRN), Iêda Maria Garcia dos Santos (UFPB), Ivan Helmuth Bechtold (UFSC) e Newton Martins Barbosa Neto (UFPA).

Em seu discurso, a presidente destacou o caráter interdisciplinar da comunidade de pesquisa em materiais e, em particular, da SBPMat. “Um dos nossos pontos fortes decorre justamente da sinergia entre as áreas, e isso requer uma boa capacidade de comunicação entre os pesquisadores, respeitando expertises complementares, compartilhando conhecimento, para obter um produto que seja maior que a soma de suas partes”, disse Cotta, que acrescentou que a comunicação com o público leigo será uma das frentes nas quais a nova diretoria atuará de forma prioritária.

Além disso, a professora Cotta destacou a importância de a comunidade científica se posicionar frente a decisões políticas sem fundamento científico que podem afetar a vida de milhões de pessoas. “A SBPMat continuará apoiando o excelente trabalho que Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência e Academia Brasileira de Ciências têm encabeçado nos últimos anos, trabalhando junto ao Congresso de forma propositiva e atuante, e se manifestando fortemente em defesa da pesquisa e da ciência brasileira”, completou.

A professora Cotta recebeu o cargo de seu antecessor, o professor Osvaldo Novais de Oliveira Junior (IFSC-USP), que presidiu a SBPMat por dois mandatos consecutivos. O ex-presidente, que recebeu elogios à sua gestão nos discursos das autoridades presentes, pronunciou palavras de agradecimento à equipe da SBPMat, aos diretores e membros do conselho deliberativo que o acompanharam, e aos sócios que participaram das ações da SBPMat. “Tenho certeza de que a próxima gestão será ainda melhor”, expressou.

Discursos da autoridades: desenvolvimento econômico-social e mulheres na ciência

A cerimônia, que durou pouco mais de uma hora, contou também com palavras de autoridades da Unicamp (a vice-reitora, Teresa Dib Zambon Atvars, e o diretor do IFGW-Unicamp, Pascoal José Giglio Pagliuso) e de representantes de diversas entidades, a saber: o brigadeiro Maurício Pazini Brandão, do Ministério de Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (MCTIC); Marcia Cristina Bernardes Barbosa, diretora da Academia Brasileira de Ciências (ABC);  Carola Dobrigkeit Chinellato, membro do conselho da Sociedade Brasileira de Física (SBF); Antonio José Roque da Silva, diretor do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM);  Ronald Cintra Shellard, diretor do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), e Elson Longo (CDMF-UFSCar), que foi presidente da SBPMat no biênio 2004 – 2005.

Nos breves discursos proferidos, alguns assuntos foram constantes, como a conquista de espaços por parte das mulheres, a necessidade de unir os diversos indivíduos e organizações para a sobrevivência e o avanço da ciência e da tecnologia, e a seriedade e impacto da pesquisa desenvolvida nas universidades brasileiras. Um dos assuntos mais abordados foi a transformação de conhecimento científico em riqueza, não apenas como desejo ou necessidade, mas também como um fato da realidade brasileira atual, o qual pode ser observado principalmente nas startups e empresas surgidas de universidades e centros de pesquisa.

O primeiro orador foi o brigadeiro Maurício Pazini Brandão, professor do Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA), que participou da cerimônia enquanto diretor regional do escritório representativo do MCTIC em São Paulo. Nas palavras proferidas, ele salientou que a comunidade de pesquisa em materiais deve ir além da produção de artigos científicos. “Queremos produtos e inovação com nota fiscal”, disse.

Em seguida, a vice-reitora da Unicamp retomou a questão levantada por Brandão, com alguns dados sobre as empresas fundadas por ex-alunos dessa universidade. Em conjunto, essas “empresas-filhas” têm faturamento anual de R$ 7,9 milhões, valor equivalente ao triplo do orçamento anual da Unicamp, informou a professora Atvars, que finalizou o breve discurso destacando as conquistas das mulheres, muitas vezes obtidas fazendo “tripla jornada”. Mais exemplos de empresas e inovações surgidas do meio acadêmico, na área de revestimentos cerâmicos e produtos cosméticos, foram apresentados mais tarde na fala do professor Elson Longo.

O professor Pascoal José Giglio Pagliuso falou sobre a professora Mônica Cotta, sua colega na equipe docente e na diretoria do IFGW, onde ela é diretora associada. O diretor do IFGW descreveu a nova presidente da SBPMat como incansável, vigilante, de coração enorme e com posição de destaque em assuntos envolvendo minorias e direitos humanos. “Ela é a primeira mulher e a primeira docente da Unicamp a ocupar este cargo de impacto na pesquisa brasileira”, destacou.

Após, Marcia Barbosa, professora da UFRGS e diretora na ABC, retomou a questão da transformação do conhecimento em riqueza e afirmou que a ciência básica gera, sim, desenvolvimento. Cientista com destacada atuação em prol da participação de mulheres nas ciências exatas, Barbosa se disse preocupada com os tempos atuais e convocou a comunidade científica a trabalhar “juntos e juntas”. “A nova diretoria da SBPMat vai saber construir cataventos para transformar a energia do tsunami e também nuclear outras entidades”, disse. O trabalho em parceria também foi destacado nas palavras da professora Carola Dobrigkeit Chinellato (Unicamp), quem desejou à nova diretoria que possa fazer novas ligas e estender a abrangência da SBPMat.

Na penúltima fala da cerimônia, Antonio José Roque da Silva, que dirige o Sirius (construção da nova fonte de luz síncrotron brasileira), comentou as dificuldades orçamentárias que tem enfrentado para realizar o projeto, por vezes ligadas à dificuldade de políticos e da sociedade em geral  de compreender quais são os tempos e atores envolvidos na pesquisa científica e sua posterior transformação em desenvolvimento social e riqueza. “Precisamos explicar melhor essa escala temporal”, convocou.

Encerrando as falas, Ronald Cintra Shellard trouxe alguns dados que mostram o desequilíbrio, no Brasil, entre a pesquisa realizada nas universidades (onde há mais liberdade de escolha de tema) e nos institutos de pesquisa (nos quais o trabalho científico visa a cumprir uma determinada missão). A relação pesquisadores de universidades/ de institutos, que no mundo varia de 1/1 a 4/1, no país é de 12/1, disse o diretor do CBPF. Isso, expressou o cientista, não reflete um excesso de profissionais na universidade, e sim uma falta de pesquisadores no país, em particular nos institutos de pesquisa.

 

Leia o discurso da professora Mônica Cotta, aqui

Saiba mais sobre os membros da nova diretoria: https://www.sbpmat.org.br/pt/a-sbpmat/diretoria-e-conselho/

Boletim da SBPMat. 89ª edição.


 

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Boletim da
Sociedade Brasileira
de Pesquisa em Materiais

Edição nº 89. 31 de janeiro de 2020.

Notícias da SBPMat

Posse da nova diretoria. Os membros da nova Diretoria Executiva da SBPMat, presidida pela Prof. Mônica Cotta, tomarão posse no dia 14 de fevereiro em uma cerimônia aberta ao público, que será realizada às 10 horas no auditório do Instituto de Física Gleb Wataghin (Unicamp). Saiba mais.

– Carta ao ministro da Educação. A SBPMat e dezenas de entidades assinaram uma carta solicitando ao ministro da Educação, Abraham Weintraub, a revisão da Portaria nº 2.227, a qual restringe a participação em eventos a servidores ligados a esse ministério. Saiba mais.

Artigo em Destaque

Equipe científica da UFABC faz uma importante contribuição ao desenvolvimento de eletrólitos sólidos para baterias de íons de lítio, os quais são mais seguros do que os eletrólitos líquidos ou em gel atualmente predominantes. Os pesquisadores brasileiros desenvolveram um material de base polimérica que supera todos os reportados até o momento em alguns parâmetros relacionados à condutividade, podendo gerar baterias de rápido carregamento. O trabalho foi recentemente publicado no The Journal of Physical Chemistry Letters. Saiba mais.

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Cientistas em Destaque

Óxidos para eletrônicos melhores e mais baratos. Cerâmicas obtidas a partir de polímeros que catalisam a conversão de CO2 em metano. Um material que viabiliza o uso de etanol em fuel cells. Fibras obtidas de uma planta amazônica compondo tecidos para coletes à prova de bala. Saiba mais sobre os trabalhos de materiais que foram distinguidos no Prêmio Capes de Tese, e conheça um pouco seus autores Miguel Boratto, Heloísa de Macedo, Bernardo Sarruf e Fábio Braga. Aqui.

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Novidades dos Sócios SBPMat

– Prof. Felipe de Almeida La Porta (UTFPR), sócio da SBPMat, é coeditor de livro publicado pela Springer sobre pesquisa computacional-experimental em materiais e biomoléculas. Saiba mais.

Comunidade

– A SBPMat lamenta o falecimento de Antonio Ricardo Droher Rodrigues, líder da Divisão de Engenharia do LNLS/CNPEM. Ricardo Rodrigues foi líder técnico-científico do projeto e construção das duas fontes de luz síncrotron brasileiras, UVX (desenvolvida nas décadas de 1980 e 1990) e Sirius (fonte de quarta geração desenvolvida a partir de 2009, atualmente em fase de testes). Rodrigues faleceu no dia 3 de janeiro de 2020, aos 68 anos de idade. A Diretoria Executiva da SBPMat expressa seu pesar pela partida prematura deste cientista brasileiro que deu grandes contribuições à nossa comunidade. Saiba mais sobre Ricardo Rodrigues.

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XIX B-MRS Meeting + IUMRS ICEM 2020
(Foz do Iguaçu, Brasil, 30 de agosto a 3 de setembro de 2020)

Site do evento: www.sbpmat.org.br/19encontro/

Simpósios. 29 simpósios compõem o evento. Veja a lista.

Submissões. O prazo para submissão de trabalhos vai de 3 de fevereiro a 1º de abril. Orientações para a elaboração dos resumos estão disponíveis aqui.

Inscrições. Inscrições podem ser realizadas a partir de 3 de fevereiro. Os valores já constam no site, e incluem três almoços. Veja as informações sobre inscrições, aqui.

Expositores e patrocinadores. 12 empresas já confirmaram participação como expositoras – patrocinadoras do evento. O prazo para fechamento de patrocínios encerra em 31 de março. Empresas e outras organizações interessadas em participar do evento como expositoras, patrocinadoras ou apoiadoras, podem entrar em contato com Alexandre pelo e-mail comercial@sbpmat.org.br.

Plenaristas internacionais. Renomados cientistas da China, Estados Unidos, Itália e Japão já confirmaram presença como palestrantes do evento. Saiba mais no site do evento.

Palestra José Arana Varela (plenarista nacional). O Prof. Edson Roberto Leite (LNNano – CNPEM) foi escolhido pela SBPMat para receber esta distinção e proferir a palestra no evento.

Palestra Memorial Joaquim da Costa Ribeiro. A distinção será para o Prof. Cid Bartolomeu de Araújo (UFPE), que proferirá a palestra no evento.

Local do evento. O evento será realizado no hotel Rafain Palace, localizado em Foz do Iguaçu (PR). Saiba mais.

Hospedagem. Veja opções de hospedagem da agência de turismo oficial do evento, aqui.

Evento conjunto. O evento reúne a 19ª edição do encontro anual da SBPMat e a 17ª edição da conferência internacional sobre materiais eletrônicos organizada bienalmente pela União Internacional de Sociedades de Pesquisa em Materiais (IUMRS).

Organização. Prof. Gustavo Martini Dalpian (UFABC) é o coordenador geral, Prof. Carlos Cesar Bof Bufon (LNNANO) é coordenador de programa e Prof. Flavio Leandro de Souza (UFABC) é o secretário geral. No comitê internacional, o evento conta com cientistas da América, Ásia, Europa e Oceania. Saiba mais no site do evento.

Dicas de Leitura

– Perovskitas, supercondutores em temperatura ambiente e eletrólitos de estado sólido: materiais nos quais vale a pena ficar de olho em 2020, segundo a Nature. Saiba mais.

– Futuro 2D: as tecnologias bidimensionais que cientistas de alguns dos laboratórios mais renomados do mundo estão desenvolvendo, desde nanofitas de grafeno que armazenam hidrogênio combustível, até dispositivos de dissulfeto de molibdênio que coletam as sobras de energia eletromagnética de Wi-Fi e celulares e as transformam em energia utilizável. Saiba mais.

– Cientistas se surpreendem ao descobrir que gotas esféricas de cristal líquido se transformam em estruturas de formatos complexos e belos quando a temperatura diminui. Descoberta gera avanço de ciência fundamental e abre possibilidades de novos materiais (paper da Nature). Saiba mais.

– Trabalho liderado por pesquisadores do Brasil desenvolve técnica rápida e não destrutiva para visualizar defeitos unidimensionais e bordas de grão em materiais bidimensionais (paper da Nano Letters). Saiba mais.

– Entrevista com Camila Cruz Durlacher, brasileira, mestre em Engenharia de Materiais pela UFSCar e líder dos laboratórios da 3M na Europa, Oriente Médio e África que desenvolvem tecnologias para os produtos da empresa. Veja aqui.

Oportunidades

– Oportunidade no CNPEM: pesquisador no LNNano (teórico/computacional). Saiba mais.

– Oportunidade no CNPEM: analista de inovação. Saiba mais.

– Pós-doutorado em novos materiais na UFMS. Saiba mais.

– Pós-doutorado em filmes nanoestruturados para células solares no RJ. Saiba mais.

Eventos

World Forum for Women in Science – Brazil 2020 + 4th International Conference for Women in Science without Borders: Energy, Water, Health, Agriculture and Environment for Sustainable Development. Rio de Janeiro, RJ (Brasil). 10 a 14 de fevereiro de 2020. Site.

Pan American Ceramics Congress and Ferroelectrics Meeting of Americas (PACC-FMAs 2020). Panamá (Panamá). 19 a 23 de julho de 2020. Site.

XVIII International Congress on Rheology. Rio de Janeiro, RJ (Brasil). 2 a 7 de agosto de 2020. Site.

XIX B-MRS Meeting + 2020 IUMRS ICEM (International Conference on Electronic Materials). Foz do Iguaçu, PR (Brasil). 30 de agosto a 3 de setembro de 2020. Site.

XLI Congresso Brasileiro de Aplicações de Vácuo na Indústria e na Ciência. Foz do Iguaçu, PR (Brasil). 5 a 7 de outubro de 2020. Site.

5th International Conference of Surfaces, Coatings and NanoStructured Materials – Americas (NANOSMAT-Americas). Foz do Iguaçu, PR (Brasil). 7 a 10 de outubro de 2020. Site.

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Cientistas em destaque: Entrevistas com vencedores do Prêmio CAPES de Tese 2019.


O Boletim da SBPMat entrevistou alguns dos doutores recém-formados que foram distinguidos no Prêmio Capes de Tese 2019 por suas teses em temas relacionados a materiais. Concorreram aos prêmios 1.142 teses defendidas em 2018 em programas de pós-graduação do Brasil. Dessas, 49 receberam prêmios (uma em cada área de avaliação da Capes) e outras 98 receberam menções honrosas. A cerimônia de entrega ocorreu em Brasília no dia 12 de dezembro de 2019.

Conheça estes jovens doutores da comunidade dos materiais e os trabalhos deles.

 

Entrevista com Miguel Henrique Boratto, vencedor do Prêmio Capes de Tese da área de Materiais.


Tese: Semiconducting and insulating oxides applied to electronic devices. Disponível em https://repositorio.unesp.br/handle/11449/153215

Autor: Miguel Henrique Boratto. CV Lattes: http://lattes.cnpq.br/4714713017803628

Onde defendeu a tese: Programa de Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais (POSMAT) – UNESP (SP).

Orientador: Luis Vicente de Andrade Scalvi (UNESP). CV Lattes: http://lattes.cnpq.br/7730719476451232.


Miguel Boratto (direita) junto a seu orientador de doutorado, Prof. Luis Vicente de Andrade Scalvi após a defesa da tese.
Miguel Boratto (direita) junto a seu orientador de doutorado, Prof. Luis Vicente de Andrade Scalvi após a defesa da tese.

Melhorar o desempenho e diminuir o custo dos aparelhos eletrônicos que fazem parte do nosso cotidiano é um desejo de quase todos. Contudo, contribuir para que isso aconteça é uma realidade de muito poucos. Uma dessas pessoas é Miguel Henrique Boratto, que dedicou os quatro anos de seu doutorado e os dois do mestrado a estudar alguns materiais, do grupo dos óxidos, visando a seu possível uso na produção de peças fundamentais da eletrônica.

Licenciado em Física e mestre e doutor em Ciência e Tecnologia de Materiais pela UNESP, Miguel começou a incursionar nesse grupo de materiais durante o mestrado, mas foi no doutorado que conseguiu fabricar filmes finos de óxidos de estanho, titânio e zircônio mediante processos baratos, e testar seu desempenho em dispositivos eletrônicos (transistores, capacitores e memristores), sempre orientado pelo professor Luis Vicente de Andrade Scalvi.

O trabalho que gerou a tese premiada foi realizado em laboratórios da UNESP de Bauru e Araraquara, e também em The University of Western Ontario (Canadá), onde Miguel fez um “estágio sanduíche” de 12 meses, sob supervisão dos professores Giovanni Fanchini e Lyudmila Goncharova. Durante o doutorado, Miguel contou com bolsa da Capes no Brasil e do CNPq no Canadá.

Cinco artigos científicos diretamente relacionados à tese foram publicados em periódicos internacionais com revisão por pares de bom fator de impacto. Além disso, os resultados apresentados por Miguel no B-MRS Meeting de 2017 foram distinguidos com dois prêmios Bernhard Gross, pela melhor apresentação oral e o melhor pôster do simpósio do qual participou.

Depois de defender o doutorado, Miguel continuou estudando materiais para aplicações eletrônicas, como bolsista de pós-doutorado na UFSC. Além disso, em junho/julho do ano passado, ele foi selecionado para fazer parte de um grupo de 580 jovens cientistas de 89 países que participam de discussões de Física com 30 laureados com Prêmio Nobel, o 69th Lindau Nobel Laureate Meeting. Atualmente, ainda como pós-doc, ele pesquisa dispositivos orgânicos para aplicações bioeletrônicas na UNESP – Bauru e ministra aulas de Laboratório de Física Moderna.

Veja nossa breve entrevista com Miguel Boratto, 32 anos, natural de São João da Boa Vista (SP).

a) Curvas de saída de transistores de filme fino de Sb:SnO2 e b) Sb:SnO2/PCBM. Detalhe: Diagrama do transistor e circuito elétrico. c) Diagrama de bandas da heterojunção Sb:SnO2/PCBM durante etapas de equilíbrio e operação do transistor.
a) Curvas de saída de transistores de filme fino de Sb:SnO2 e b) Sb:SnO2/PCBM. Detalhe: Diagrama do transistor e circuito elétrico. c) Diagrama de bandas da heterojunção Sb:SnO2/PCBM durante etapas de equilíbrio e operação do transistor.

Boletim da SBPMat: – Na sua visão, brevemente, qual é a mais relevante contribuição (científica/ tecnológica/ social) da tese premiada?

Miguel Boratto: – A tese em si apresenta boa parte do trabalho desenvolvido e publicado, por isso acho esta obra a mais relevante que produzi. Dentre os trabalhos apresentados a relevância científica encontra-se na obtenção, por métodos de baixo custo, de materiais conhecidos seguidas de suas aplicações em dispositivos eletrônicos para estudo de suas propriedades e performance final.

Boletim da SBPMat: – Do seu ponto de vista, brevemente, quais são os principais fatores que lhe permitiram realizar um trabalho de pesquisa destacado em nível nacional?

Miguel Boratto: – Auxílio do programa nacional “Ciência sem Fronteiras”, com bolsa CNPq, para realização de estágio no exterior, o que expandiu muito meu horizonte em relação aos trabalhos a serem desenvolvidos e parcerias a serem realizadas. Também acho importantes as parcerias que realizei, pois são necessárias para realização de um trabalho com mais recursos e possibilidades.

Boletim da SBPMat: – Deixe uma mensagem para nossos leitores que são estudantes de graduação ou pós-graduação.

Miguel Boratto: – A epígrafe da minha tese, de Niels Bohr: “Um especialista é um homem que fez todos os erros que podem ser feitos em uma estreita área do conhecimento”.


Entrevista com Heloísa Pimenta de Macedo, vencedora da menção honrosa da área de Materiais.


Tese: Hybrid Porous Ceramics Derived from Polysiloxanes Containing Ni Nanoparticles for Production of Methane via Hydrogenation of CO2Disponível em https://repositorio.ufrn.br/jspui/bitstream/123456789/26500/1/Ni-Containinghybrid_Macedo_2018.pdf

Autor: Heloísa Pimenta de Macedo. CV Lattes: http://lattes.cnpq.br/5931368675200092

Onde defendeu a tese: Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais da UFRN (RN).

Orientadora: Dulce Maria de Araújo Melo (UFRN). CV Lattes: http://lattes.cnpq.br/3318871716111536

Coorientadora: Michaela Wilhelm (Universität Bremen).


Heloísa Pimenta de Macedo
Heloísa Pimenta de Macedo

Quando começou seu doutorado em Materiais na UFRN, sob orientação da professora Dulce Maria de Araújo Melo, Heloísa Pimenta Macedo já estava familiarizada com os materiais cerâmicos e suas aplicações em catalisadores – temas nos quais tinha trabalhado como bolsista de iniciação científica durante a graduação em Engenharia de Materiais e no mestrado em Materiais, sempre na UFRN. Entretanto, foi no doutorado que ela teve a oportunidade de investigar propriedades superiores àquelas que já conhecia, e de contribuir para uma área de pesquisa relativamente nova.

O tema do doutorado de Heloísa foi o desenvolvimento de cerâmicas híbridas, sua caracterização e sua aplicação como catalisadores em um processo de conversão de dióxido de carbono (CO2), o grande vilão do efeito estufa, em metano (CH4), um composto com valor agregado que pode ser usado como combustível ou matéria-prima.

As cerâmicas híbridas têm a particularidade de ser obtidas por meio da pirólise de compostos poliméricos. São polímeros que se convertem em cerâmicas depois de passar por altas temperaturas (400 a 600 °C, no trabalho de Heloísa). Além disso, para funcionarem como catalisadores, essas cerâmicas podem ser aditivadas com metais (neste caso, nanopartículas de níquel).

Heloísa realizou seu doutorado com bolsa da Capes, e foi essa mesma agência brasileira que lhe outorgou uma bolsa para realizar um “estágio sanduíche” de um ano na Universität Bremen (Alemanha), em um grupo com equipamento e competências nos assuntos que ela estava pesquisando.

O trabalho do doutorado de Heloísa foi reportado em um artigo publicado em periódico internacional com revisão por pares de bom fator de impacto. Além disso, durante o doutorado, Heloísa participou de alguns projetos de pesquisa que renderam uma série de artigos publicados.

Veja nossa breve entrevista com esta natalense de 30 anos, que atualmente desenvolve pesquisa como bolsista de pós-doutorado no Laboratório de Tecnologia Ambiental da UFRN.

Cerâmicas híbridas pirolisadas a temperaturas menores apresentam melhor desempenho catalítico.
Cerâmicas híbridas pirolisadas a temperaturas menores apresentam melhor desempenho catalítico.

Boletim da SBPMat: – Na sua visão, brevemente, qual é a mais relevante contribuição (científica/ tecnológica/ social) da tese premiada?

Heloísa de Macedo: – O desenvolvimento de cerâmicas híbridas com uma ampla variedade de propriedades facilmente ajustáveis, caracterizando-se como materiais promissores para reações catalíticas importantes, como a conversão do CO2 em CH4.

Boletim da SBPMat: – Do seu ponto de vista, brevemente, quais são os principais fatores que lhe permitiram realizar um trabalho de pesquisa destacado em nível nacional?

Heloísa de Macedo: – O fato de fazer parte de um laboratório moderno (Laboratório de Tecnologia Ambiental) e de um Programa de Pós-Graduação de excelência (Conceito 7 da CAPES), me ofereceram todos os recursos para o pronto desenvolvimento da tese. Além, claro, da oportunidade de realizar o estágio doutoral em uma universidade de excelência na Alemanha, com profissionais de renome da área de materiais, e toda a infraestrutura e equipamentos à disposição; o que me permitiu realizar um trabalho de alta qualidade.

Boletim da SBPMat: – Deixe uma mensagem para nossos leitores que são estudantes de graduação ou pós-graduação.

Heloísa de Macedo: – Diria a eles para persistirem nos seus sonhos e acreditarem nos seus potenciais, pois são eles, as peças fundamentais para a ciência brasileira.


Entrevista com Bernardo Jordão Moreira Sarruf, vencedor de menção honrosa da área de Engenharias II.


Tese: Ceria-based anodes with cobalt and copper additions for the direct utilization of methane in solid oxide fuel cells. Disponível em https://www.researchgate.net/publication/338789167_BernardoSarruf-PhDThesis2018?channel=doi&linkId=5e2a4e8b299bf15216787c23&showFulltext=true

Autor: Bernardo Jordão Moreira Sarruf. CV Lattes: http://lattes.cnpq.br/2520573925280183

Onde defendeu a tese: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica e de Materiais (PEMM) da COPPE – UFRJ (RJ).

Orientador: Paulo Emílio Valadão de Miranda (UFRJ). CV Lattes: http://lattes.cnpq.br/1739245356818264.


Bernardo Sarruf
Bernardo Sarruf

Na sua pesquisa de doutorado, Bernardo Jordão Moreira Sarruf fez uma contribuição ao desenvolvimento de pilhas a combustível (fuel cells), particularmente relevante para a realidade brasileira. Pilhas a combustível, também conhecidas como células a combustível, são dispositivos geradores de energia elétrica que têm aumentado a sua popularidade nos últimos anos em função do surgimento de alguns modelos de carros elétricos baseados nessa tecnologia. De fato, pilhas a combustível são capazes de transformar a energia química de um composto (o combustível) em energia elétrica, por meio de reações eletroquímicas de oxidação e redução. Funcionam de modo similar às pilhas comuns, com a diferença de que os compostos que sofrem as reações vêm de fora do dispositivo.

O combustível mais comum dessas pilhas é, atualmente, o hidrogênio. Entretanto, este elemento, apesar de ser o mais abundante do universo, não se consegue facilmente no planeta Terra, e menos ainda em postos de abastecimento do Brasil. A boa notícia é que outros compostos podem ser usados como combustíveis de fuel cells. Tal é o caso do metano (componente principal do gás natural veicular) e o etanol – dois combustíveis amplamente disponíveis no país.

Em sua pesquisa de doutorado, Bernardo Sarruf desenvolveu um material baseado em dióxido de cério que teve um ótimo desempenho em pilhas a combustível “abastecidas” com metano, etanol e hidrogênio. O material foi usado como eletrodo das pilhas, ou seja, como propulsor da transformação de energia química em elétrica.

O primeiro mergulho de Bernardo no assunto das pilhas a combustível foi em 2008, durante a graduação em Engenharia de Materiais da UFRJ, quando fez um estágio de iniciação científica sob orientação do professor Paulo Emílio Valadão de Miranda no Laboratório de Hidrogênio da COPPE-UFRJ. Entre 2011 e 2013, ao realizar o mestrado com o mesmo orientador e no mesmo laboratório, Bernardo aprofundou-se na caracterização microestrutural de anodos de pilhas a combustível, enquanto desenvolvia uma empresa de software para caracterização de materiais que ele tinha acabado de incubar na incubadora da COPPE.

Na sequência, em 2013, Bernardo iniciou o doutorado, mais uma vez sob orientação de Paulo de Miranda. De 2015 a 2016, ele realizou um “estágio-sanduíche” na Universidade de Birmingham (Inglaterra), sob supervisão do professor Robert Steinberger-Wilckens, em um centro de pesquisa dedicado a fuel cells e seus diversos combustíveis. Em 2018, no Programa de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica e de Materiais (PEMM) da COPPE – UFRJ, Bernardo defendeu a tese de doutorado que lhe valeu a menção honrosa no Prêmio Capes de Tese. O trabalho gerou cinco artigos publicados em periódicos internacionais com revisão por pares, de bom fator de impacto, das áreas de energia, utilização de hidrogênio e eletroquímica. Durante o doutorado, Bernardo foi bolsista da Capes (no Brasil) e do CNPq (na Inglaterra).

Veja nossa breve entrevista com Bernardo Sarruf, natural de Niterói, 33 anos, que continua atuando na área de células a combustível no Laboratório de Hidrogênio da COPPE-UFRJ como pesquisador de pós-doutorado, além de ser professor colaborador do PEMM.

Em cima, curvas de desempenho eletrquímico da pillha a combustível operando com hidrogênio, metano e etanol como combustíveis. Embaixo, imagem de microscopia eletrônica de varredura do anodo cerâmico poroso mostrando a distribuição das fases no material.
Em cima, curvas de desempenho eletroquímico da pilha a combustível operando com hidrogênio, metano e etanol como combustíveis. Embaixo, imagem de microscopia eletrônica de varredura do anodo cerâmico poroso mostrando a distribuição das fases no material.

Boletim da SBPMat: – Na sua visão, brevemente, qual é a mais relevante contribuição (científica/ tecnológica/ social) da tese premiada?

Bernardo Sarruf: – O fato de o trabalho ter demonstrado o desenvolvimento, mesmo que embrionário, de um material que apresentou excelentes resultados operando como anodo em pilhas a combustível de óxido sólido para utilização tanto de hidrogênio quanto combustíveis primários, tais como metano e etanol, abre ainda mais portas para inserção das pilhas a combustível no momento de transição energética que nos encontramos agora. Uma pilha a combustível é um dispositivo capaz de combinar o hidrogênio e o oxigênio do ar para converter em eletricidade, tendo como subproduto de reação eletroquímica, a água. No nosso caso, ao invés de utilizar o hidrogênio (que ainda é caro e possui infraestrutura de fornecimento incipiente), utilizamos o metano (gás natural) ou o etanol, produtos que já apresentam uma cadeia de suprimentos bem desenvolvida. Como sabemos, políticas de mitigação dos efeitos climáticos consistirão cada vez mais em dar prioridade às tecnologias de baixa emissão de carbono, que é o caso das tecnologias da cadeia do hidrogênio. Utilizar o etanol como combustível em um dispositivo eletroquímico de emissão quase nula de CO2, abre ainda mais oportunidades para o Brasil que é atualmente o segundo maior exportador desse produto.

Boletim da SBPMat: – Do seu ponto de vista, brevemente, quais são os principais fatores que lhe permitiram realizar um trabalho de pesquisa destacado em nível nacional?

Bernardo Sarruf: – O apoio das agências de fomento (CAPES e CNPq) é, e foi fundamental, e esperamos que a pesquisa no Brasil venha receber cada vez mais a atenção que merece. A experiência dos meus supervisores na área foi de suma importância, posso dizer que tive uma oportunidade sui generis de trabalhar com recursos e equipamentos de ponta, que foram em sua maioria adquiridos com apoio de projetos do Laboratório de Hidrogênio ao longo dos anos.

Boletim da SBPMat: – Deixe uma mensagem para nossos leitores que são estudantes de graduação ou pós-graduação.

Bernardo Sarruf: – Uma mensagem importante é, de uma certa forma, um clichê: não existe receita mágica e nem atalhos, se você acorda todo dia ansioso para “por a mão na massa” ir trabalhar, acompanhar o experimento, vibrar com as conquistas e aprender com os erros, com certeza terá êxito. No mais, o que tento fazer no meu dia-a-dia como pesquisador é buscar enxergar além do que é óbvio para mim; escutar as pessoas de fora do ambiente profissional também ajuda muito nessa tarefa.


Entrevista com Fábio de Oliveira Braga, vencedor de menção honrosa da área de Engenharias II.


Tese: Configuração otimizada de blindagem balística multicamada com cerâmica frontal e compósitos de aramida ou tecido de curauá.

Autor: Fábio de Oliveira Braga. CV Lattes: http://lattes.cnpq.br/2496672193727926

Onde defendeu a tese: Programa de Pós-graduação em Ciência dos Materiais do IME (RJ).

Orientador: Sérgio Neves Monteiro (IME). CV Lattes: http://lattes.cnpq.br/2962183322412029


Fábio Braga
Fábio Braga

Os coletes à prova de bala que oferecem um nível alto de proteção a policiais e militares no Brasil são reforçados com tecidos sintéticos extremamente resistentes, os quais podem ser utilizados em forma de placas grossas, de cerca de 3 cm de espessura, ou combinados com placas cerâmicas. Com esses reforços, os coletes balísticos conseguem proteger uma pessoa de um disparo de fuzil de calibre 7,62 mm, por exemplo.

Ao longo de seu mestrado e doutorado, realizados no Instituto Militar de Engenharia (IME) com orientação do professor Sérgio Neves Monteiro e bolsas do CNPq, Fábio de Oliveira Braga investigou se era possível substituir esses tecidos sintéticos por materiais baseados em fibras naturais, e, dessa maneira, diminuir o peso, espessura e custo das placas de reforço dos coletes balísticos. Particularmente, Fábio se dedicou a estudar as fibras que se extraem das folhas de uma planta amazônica da família do abacaxi, o curauá. Essas fibras podem suportar tensões elevadas – propriedade que os índios da região aproveitam há muito tempo para fazer redes, amarrar embarcações etc.

A pesquisa de doutorado de Fábio, distinguida no Prêmio Capes, foi totalmente realizada no Brasil. No IME, Fábio preparou as amostras, fez os ensaios físicos e mecânicos e aplicou um método estatístico para buscar a melhor relação de espessuras entre cerâmica, curauá e um terceiro material (alumínio) na composição das placas dos coletes. Análises termogravimétricas foram realizadas no IMA/UFRJ.  Além disso, ele utilizou as instalações do Centro de Avaliações do Exército para realizar ensaios balísticos, os quais mostraram que as placas feitas com materiais baseados em curauá são capazes de absorver a energia de um impacto que poderia ser letal ao ser humano, além de reter o projétil.

Sete artigos científicos relacionados à tese foram publicados em periódicos internacionais com revisão por pares e de bom fator de impacto. Além disso, o trabalho ganhou um prêmio na competição de pôsteres de um simpósio sobre engenharia de materiais sustentáveis na reunião anual da sociedade estadunidense The Minerals, Metals and Materials Society, realizada em 2019 nos EUA.

Veja nossa breve entrevista com Fábio Braga, natural de Resende (RJ), engenheiro metalúrgico e de materiais pela Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro com especialização em Engenharia de Inspeção e Manutenção na Indústria do Petróleo pela Universidade Católica de Petrópolis, e mestrado e doutorado em Ciência dos Materiais pelo IME. Atualmente com 30 anos de idade, Fábio é professor da Universidade Federal Fluminense (UFF) e docente da Faculdade SENAI Rio, onde coordena os cursos de especialização em Engenharia de Soldagem e em Engenharia de Inspeção de Equipamentos e Materiais.

Imagem da placa balística de manta de fibra natural (curauá) após o impacto com projétil 7,62 mm. A marca hexagonal é a região onde estava posicionado o material da primeira camada da blindagem (cerâmica), que, como esperado, sofreu fragmentação total.
Imagem da placa balística de manta de fibra natural (curauá) após o impacto com projétil 7,62 mm. A marca hexagonal é a região onde estava posicionado o material da primeira camada da blindagem (cerâmica), que, como esperado, sofreu fragmentação total.

Boletim da SBPMat: – Na sua visão, brevemente, qual é a mais relevante contribuição (científica/ tecnológica/ social) da tese premiada?

Fábio Braga: – Na linha de pesquisa na qual eu estava inserido, buscava-se a substituição de compósitos de aramida (como Kevlar®) em placas de coletes balísticos, por compósitos mais leves, sustentáveis, baratos e de ampla disponibilidade, feitos com fibras naturais lignocelulósicas. Em meu trabalho, foi utilizada pela primeira vez uma manta comercial de fibra natural da Amazônia, conhecida como curauá, integrando estas placas balísticas. Buscando também maximizar o desempenho do material e minimizar o seu peso, foi utilizado um método estatístico de análise multivariada para abordagem do problema. Ao final, foi obtido um material otimizado em suas propriedades.

Boletim da SBPMat: – Do seu ponto de vista, brevemente, quais são os principais fatores que lhe permitiram realizar um trabalho de pesquisa destacado em nível nacional?

Fábio Braga: – Atribuo o sucesso deste trabalho à qualidade da formação científica que tive em Engenharia e Ciência dos Materiais, na UENF (graduação) e no IME (mestrado e doutorado). Tive a oportunidade de fazer parte do Programa Institucional de Iniciação Científica da UENF por 3 anos, além de ser bolsista de mestrado e doutorado por todo período da pós-graduação, o que foi fundamental. Além disso, tive grande suporte emocional e financeiro da minha família, esposa (Bianca) e do meu orientador, o prof. Sergio Neves Monteiro, que foi fundamental na minha formação.

Boletim da SBPMat: – Deixe uma mensagem para nossos leitores que são estudantes de graduação ou pós-graduação.

Fábio Braga: – A pesquisa exige bastante dedicação e estudo, mas é um caminho bastante recompensador. Hoje vivo de lecionar e de fazer pesquisa, e sou bastante grato de ter escolhido este caminho.

Artigo em destaque: Eletrólito sólido para baterias mais seguras e rápidas de carregar.


O artigo científico de autoria de membros da comunidade brasileira de pesquisa em Materiais em destaque neste mês é: Controlling the Activation Energy for Single-Ion Diffusion through a Hybrid Polyelectrolyte Matrix by Manipulating the Central Coordinate Semimetal Atom. Victoria C. Ferrari, Raphael S. Alvim, Thiago B. de Queiroz, Gustavo M. Dalpian, Flavio L. Souza. J. Phys. Chem. Lett. 2019, 10, 24, 7684-7689. https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.9b02928.

Eletrólito sólido para baterias mais seguras e rápidas de carregar

box bateriasNossos celulares, laptops e tablets, assim como os carros elétricos que começam a transitar pelo planeta Terra, não existiriam sem as baterias recarregáveis de íons de lítio. Esses dispositivos foram objeto do Prêmio Nobel de Química de 2019, que reconheceu os trabalhos feitos nos Estados Unidos, Reino Unido e Japão por três cientistas nas décadas de 1970 e 80, voltados principalmente ao desenvolvimento dos materiais que compõem os eletrodos dessas baterias.

Entretanto, ainda existem desafios para continuar melhorando o desempenho e segurança das baterias de íon de lítio e para adequar essa tecnologia a novas aplicações. Um desses desafios se refere ao desenvolvimento de materiais sólidos para o eletrólito dessas baterias, como alternativa aos materiais líquidos ou em forma de gel que predominam atualmente, os quais apresentam um maior risco de provocar acidentes, como as explosões de smartphones que têm sido amplamente difundidas na mídia. Localizado no meio dos eletrodos, o eletrólito tem a importante função de promover o deslocamento dos íons de lítio (apenas eles, e não os elétrons) em suas idas e voltas entre os eletrodos. Por esse motivo, o material do eletrólito deve ser um bom condutor iônico – condição que pode ser mais difícil de se alcançar em materiais sólidos.

Em um artigo recentemente publicado em The Journal of Physical Chemistry Letters (fator de impacto= 7.329), uma equipe científica brasileira apresentou um importante avanço no desenvolvimento de materiais sólidos para eletrólitos que podem ser usados em baterias de íon-lítio e outros dispositivos eletroquímicos (aqueles que produzem eletricidade a partir de reações químicas e vice-versa) e eletrocrômicos (aqueles em que ocorre uma mudança de cor  ou opacidade quando se aplica uma voltagem em um material, como as janelas inteligentes). Utilizando um método de fabricação simples e econômico, que pode ser levado à escala industrial (o sol-gel hidrolítico), os pesquisadores produziram um material sólido de base polimérica que demonstrou um desempenho excepcionalmente bom como condutor iônico. “O baixo valor de energia necessária para ativar o movimento do íon neste material e seu alto valor de condutividade iônica em temperatura ambiente poderão reduzir drasticamente o tempo de carregamento das baterias”, detalha o professor Flavio Leandro de Souza, professor da Universidade Federal do ABC (UFABC) e líder do trabalho.

Foto do eletrólito sólido polimérico com germânio na sua forma final, transparente e flexível.
Foto do eletrólito sólido polimérico com germânio na sua forma final, transparente e flexível.

Este eletrólito brasileiro é um filme leve e flexível da família do polietileno, de aspecto muito similar ao material dos filmes e sacolas transparentes de polietileno que usamos no dia-a-dia. “Do ponto de vista estético, esse material pode proporcionar dispositivos mais leves e com diferentes formas”, comenta o professor Souza. “No aspecto da segurança, traz melhora sem precedente, pois não contém materiais tóxicos na composição e, por estar no estado sólido, não tem risco de vazamento em caso de quebra ou fratura, evitando inclusive explosões usualmente observadas nos dias atuais, causando a proibição de embarque dos mais variados dispositivos”.

O segredo do bom desempenho desse eletrólito reside na presença de um átomo de germânio no centro da estrutura polimérica, chamado de “átomo de coordenação”. De fato, esse átomo metálico modifica a cadeia polimérica, diminuindo suas vibrações espontâneas e atacando assim a principal desvantagem dos polímeros enquanto condutores iônicos: o acoplamento do movimento do íon de lítio ao movimento da cadeia polimérica.

Início da história: um experimento fora dos planos

A ideia inicial do trabalho se remonta aos anos 2001 a 2006, quando Flavio Souza era estudante do mestrado e doutorado em Ciência e Engenharia dos Materiais da UFSCar. Nesse período, sob orientação do professor Edson Leite, Souza estava tentando produzir uma matriz de silício com nanopartículas metálicas, mediante um processo que tinha como etapa intermediária a formação de um polímero, cujo destino final era a queima em um forno comum. Quando Souza observou o polímero sólido, transparente e de fácil manipulação que tinha se formado, decidiu, por pura curiosidade, resgatar o material e submetê-lo a caracterização elétrica para conferir se conduzia níquel. “Nada aconteceu, mas mostrei ao meu orientador, que sugeriu a troca do níquel por um sal de lítio. Para minha surpresa, esse material conduziu; foi então que tudo começou”, relata o cientista. Esse primeiro material, um polímero que continha um átomo de silício no centro da sua estrutura, permitia que os íons de lítio se deslocassem pela sua estrutura sem grande interferência dos movimentos da cadeia polimérica, e por isso foi classificado como um condutor rápido de íons.

Anos mais tarde, já como professor da UFABC e coordenador do Laboratório de Energia Alternativa e Nanomateriais, Souza resolveu retomar esse assunto e propor um desafio para uma jovem estudante de Engenharia de Energia, Victória Castagna Ferrari, que o procurara para fazer iniciação científica. “O desafio proposto e topado foi de tentar melhorar ainda mais esse tipo de material para aplicação em baterias de íons de lítio e janelas eletrocrômicas e responder algumas perguntas de cunho científico”, conta o professor Souza. “A Victória, uma estudante brilhante, rapidamente mostrou que conseguiria levar esse desafio para um nível muito alto”, diz ele.

O trabalho se desenvolveu ao longo de dois anos de iniciação científica de Victória como bolsista da UFABC e mais dois anos como mestranda em Nanociência e Materiais Avançados com bolsa da CAPES, sempre sob orientação do professor Souza.

Durante esse período, Souza e sua aluna quiseram responder a uma série de perguntas científicas. Para isso, utilizaram diversas técnicas experimentais e teóricas e contaram com a colaboração de outros pesquisadores da UFABC: o professor Thiago Branquinho de Queiroz nos experimentos de ressonância magnética nuclear de estado sólido, e o professor Gustavo Martini Dalpian junto ao bolsista de pós-doutorado Raphael da Silva Alvim nas simulações computacionais.

Os autores do artigo. A partir da esquerda: Victoria Ferrari, Raphael Alvim, Thiago de Queiroz, Gustavo Dalpian e Flavio Souza.
Os autores do artigo. A partir da esquerda: Victoria Ferrari, Raphael Alvim, Thiago de Queiroz, Gustavo Dalpian e Flavio Souza.

Inicialmente, a equipe pesquisou se a substituição do átomo de silício por outro elemento (no caso, o germânio) influiria na mobilidade de íons de lítio no material. Os resultados foram excepcionais. “Essa substituição elevou a condutividade em duas ordens de grandeza e reduziu em 50% a energia de ativação”, diz Souza. De fato, os experimentos mostraram que a energia necessária para colocar o íon de lítio em movimento era, no polímero com silício, de 0,27 eV (elétron-volts) e no polímero com germânio, de 0,12 eV. “Esse valor é sem dúvida o recorde na literatura, como o mais baixo obtido para um eletrólito sólido polimérico”, afirma Souza”. Na literatura científica, contextualiza Souza, o valor oscila entre 1 e 0,5 eV.

Novos esforços de pesquisa foram então realizados para entender o motivo pelo qual o germânio tinha tornado o polímero um melhor condutor iônico. A equipe conseguiu entender em detalhe a estrutura dos polímeros coordenados por silício e germânio, o movimento da matriz polimérica, o movimento dos íons de lítio e a interação entre ambos. Os experimentos e simulações confirmaram que a troca do silício pelo germânio não muda o tipo de polímero (a essência da estrutura é a mesma), mas que ela muda, sim, a estrutura eletrônica da cadeia polimérica, modificando a localização dos orbitais mais relevantes  e reduzindo ainda mais suas vibrações espontâneas, o que repercute na interação do íon lítio com a cadeia polimérica.

Este trabalho contou com apoio das agências brasileiras Capes e CNPq (federais) e Fapesp (estadual), e utilizou equipamentos multiusuário da UFABC e do Laboratório Nacional de Computação Científica (LNCC).


 

Para compreender em detalhe como funcionam as baterias de íons de lítio, indicamos este vídeo em inglês:

Posse da nova Diretoria Executiva da SBPMat.


Os membros da nova Diretoria Executiva da SBPMat tomarão posse no dia 14 de fevereiro de 2020. A cerimônia será realizada às 10 horas no auditório do Instituto de Física Gleb Wataghin (Unicamp), na cidade de Campinas (SP).

A nova diretoria, eleita em outubro de 2019 para o biênio 2020 – 2021, é presidida pela Profa. Mônica A. Cotta (IFGW-Unicamp), tendo como diretoras a Profa. Andrea S. Stucchi de Camargo (USP) e Profa. Ieda Garcia dos Santos (UFPB), e diretores o Prof. Antonio Eduardo Martinelli (UFRN), Prof. Ivan H. Bechtold (UFSC), Prof. Newton M. Barbosa Neto (UFPa) e Dr. Rubem L. Sommer (CBPF).

A cerimônia é aberta ao público. Interessados em participar devem confirmar presença por email para secretaria@sbpmat.org.br até o dia 12 de fevereiro.

SBPMat assina carta solicitando revisão de portaria do MEC que restringe deslocamento de pesquisadores.


Mais de 40 entidades científicas, entre elas, a SBPMat, assinam carta que solicita ao ministro da Educação do Brasil, Abraham Weintraub, a revisão da Portaria nº 2.227, a qual restringe a participação em eventos de servidores ligados ao Ministério da Educação.

A carta, iniciativa da Academia Brasileira de Ciências (ABC) e a Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência (SBPC), foi enviada ao ministro no dia 23 de janeiro.

Segue a íntegra do documento.

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Senhor Ministro,

As entidades abaixo relacionadas vêm à vossa presença solicitar que seja revista a Portaria nº 2.227, de 31 de dezembro de 2019, que dispõe sobre os procedimentos para afastamento da sede e do país e concessão de diárias e passagens em viagens nacionais e internacionais, a serviço, no âmbito do Ministério da Educação, no que se refere ao artigo 55 descrito a seguir.

Art. 55. A participação de servidores em feiras, fóruns, seminários, congressos, simpósios, grupos de trabalho e outros eventos será de, no máximo, dois representantes para eventos no país e um representante para eventos no exterior, por unidade, órgão singular ou entidade vinculada.

Parágrafo único. Somente em caráter excepcional e quando houver necessidade devidamente justificada, por meio de exposição de motivos dos dirigentes das unidades, o número de participantes poderá ser ampliado mediante autorização prévia e expressa do Secretário-Executivo.

Nesse sentido, fazemos as seguintes considerações:

  1. As agências de pesquisa e os pesquisadores brasileiros têm envidado grandes esforços para melhorar a qualidade da ciência feita no Brasil. Uma das melhores maneiras para atingir esse objetivo, reconhecida internacionalmente, consiste em estimular a mobilidade dos pesquisadores, através de acordos bilaterais, participação em eventos científicos e discussão de parcerias internacionais.
  1. Reuniões científicas são da mais alta relevância na vida de um cientista. Nelas, pesquisadores apresentam e discutem com colegas seus novos trabalhos, em distintos estágios de desenvolvimento, incluindo descobertas preliminares, dados coletados recentemente ou dados que estão aguardando publicação. A participação intensa da comunidade científica nacional nessas reuniões é condição necessária para o desenvolvimento científico e tecnológico do país.
  1. Devido ao crescimento exponencial do conhecimento científico, é comum ter, em uma mesma unidade ou grupo de pesquisa, cientistas que, embora reunidos em torno de um tema, trabalham em projetos e subáreas distintas. Por isso mesmo, é frequente, em reuniões nacionais e internacionais, a participação de membros de uma mesma unidade ou grupo de pesquisa.
  1. A formação do jovem pesquisador requer que, desde cedo, ele participe de congressos científicos no seu país de origem e no exterior. No Brasil, existe uma grande tradição de apoiar e estimular a participação de jovens pesquisadores com trabalhos inscritos em congressos científicos. A restrição a essa mobilidade contribuirá para o empobrecimento da formação do jovem cientista brasileiro, fato que não ocorre em nenhum outro país que preze pela ciência e a tecnologia.
  1. Tal restrição afetará seriamente as diversas sociedades científicas, pois praticamente inviabilizará suas reuniões anuais, que proporcionam a interação entre os grupos de pesquisa no país, beneficiando especialmente os jovens pesquisadores.
  1. O conhecimento e a informação têm impacto significativo na vida das pessoas. O compartilhamento de conhecimento e informação tem o poder de transformar economias e sociedades, conforme preconiza a UNESCO para o século XXI. Assim, a limitação de participação de, no máximo, dois servidores em feiras, fóruns, seminários, congressos, simpósios, grupos de trabalho e outros eventos no país, e de um representante para eventos no exterior, por unidade, órgão singular ou entidade vinculada, não se adequa à realidade do papel da universidade e das instituições de ensino, pesquisa, extensão, tecnológicas e de inovação no mundo globalizado.
  1. Essa Portaria acarreta um risco iminente para missões bilaterais e grandes colaborações internacionais, nas quais a participação brasileira tem tido grande destaque.

A Portaria do MEC inibe a interação entre os pesquisadores brasileiros, prejudica a internacionalização e o protagonismo da ciência e da tecnologia nacionais. Urge revisá-la.

Atenciosamente,

Luiz Davidovich, presidente da Academia Brasileira de Ciências (ABC), e Ildeu de Castro Moreira, presidente da Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência (SBPC)

Além da ABC e da SBPC, a carta é subscrita pelas seguintes entidades:

  1. Associação Brasileira de Antropologia (ABA)
  2. Associação Brasileira de Ciências Farmacêuticas (ABCF)
  3. Associação Brasileira de Cristalografia (ABCr)
  4. Associação Brasileira de Educação Musical (ABEM)
  5. Associação Brasileira de Estudos Populacionais (ABEP)
  6. Associação Brasileira de Linguística (Abralin)
  7. Associação Brasileira de Pesquisa em Cibercultura (Abciber)
  8. Associação Brasileira de Pesquisadores de Comunicação Organizacional e de Relações Públicas (Abrapcorp)
  9. Associação Brasileira de Pesquisadores em Jornalismo (SBPJor)
  10. Associação Brasileira de Saúde Coletiva (ABRASCO)
  11. Associação Nacional de Pesquisa e Pós-Graduação em Psicologia (ANPEPP)
  12. Associação Nacional de Pós-Graduação e Pesquisa em Ciências Sociais (ANPOCS)
  13. Associação Nacional de Pós-graduação e Pesquisa em Geografia (ANPEGE)
  14. Associação Nacional de Pós-Graduação e Pesquisa em Letras e Linguística (ANPOLL)
  15. Associação Nacional de Pós-graduação em Filosofia (ANPOF)
  16. Compós – Associação Nacional dos Programas de Pós-graduação em Comunicação
  17. Conselho Nacional das Fundações de Apoio às Instituições de Ensino Superior e de Pesquisa Científica e Tecnológica (Confies)
  18. Federação Brasileira das Associações Científicas e Acadêmicas da Comunicação (SOCICOM)
  19. Federação de Sociedades de Biologia Experimental (FeSBE)
  20. Instituto Brasileiro de Cidades Inteligentes, Humanas e Sustentáveis.
  21. Sociedade Botânica do Brasil (SBB)
  22. Sociedade Brasileira de Automática (SBA)
  23. Sociedade Brasileira de Biofísica (SBBf)
  24. Sociedade Brasileira de Biologia Celular (SBBC)
  25. Sociedade Brasileira de Computação (SBC)
  26. Sociedade Brasileira de Ecotoxicologia (EcotoxBR)
  27. Sociedade Brasileira de Estudos Clássicos (SBEC)
  28. Sociedade Brasileira de Estudos de Cinema e Audiovisual (Socine)
  29. Sociedade Brasileira de Farmacognosia (SBFgnosia)
  30. Sociedade Brasileira de Farmacologia e Terapêutica Experimental (SBFTE)
  31. Sociedade Brasileira de Física (SBF)
  32. Sociedade Brasileira de Geologia (SBG)
  33. Sociedade Brasileira de Ictiologia (SBI)
  34. Sociedade Brasileira de Imunologia (SBI)
  35. Sociedade Brasileira de Matemática (SBM)
  36. Sociedade Brasileira de Microbiologia (SBMicro)
  37. Sociedade Brasileira de Neurociências e Comportamento (SBNec)
  38. Sociedade Brasileira de Pesquisa em Materiais (SBPMAT)
  39. Sociedade Brasileira de Psicologia (SBP)
  40. Sociedade Brasileira de Química (SBQ)
  41. Sociedade de Arqueologia Brasileira (SAB)
  42. Sociedade Brasileira de Zoologia (SBZ)
  43. União Latina de Economia Política da Informação, da Comunicação e da Cultura (Ulepicc-Brasil)

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Mais informações no Jornal da Ciência: http://www.jornaldaciencia.org.br/edicoes/?url=http://jcnoticias.jornaldaciencia.org.br/1-abc-e-sbpc-solicitam-revisao-de-portaria-do-mec-que-restringe-deslocamento-de-pesquisadores/

Sócio da SBPMat é coeditor de livro publicado pela Springer sobre pesquisa computacional-experimental em materiais e biomoléculas.


Prof Felipe La Porta.
Prof Felipe La Porta.

O professor Felipe de Almeida La Porta, do Departamento de Química da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR) é coeditor do livro “Emerging Research in Science and Engineering Based on Advanced Experimental and Computational Strategies“. O outro editor é o professor Carlton A. Taft, do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF).

Publicado pela editora Springer, o livro possui 20 capítulos que foram assinados por 89 pesquisadores do Brasil e outros países. De acordo com La Porta, uma ampla variedade de aplicações de materiais e biomoléculas é tratada neste livro, incluindo materiais plasmônicos, óxidos semicondutores, polímeros impressos, nanopartículas de quitosana, biomassa, nanotubos inorgânicos, pontos quânticos coloidais do tipo core-shell, nanocristais como potenciais antimicrobianos, biomoléculas para inibição de doenças e controle/prevenção de câncer, proteínas para dificultar a metástase, produtos naturais aplicados na medicina, polímeros de coordenação infinita, zeólitas, compostos relacionados a nitreto de carbono grafítico, polissacarídeos, polímeros orgânicos, magnéticos e condutores, e também ferritas na forma de nanopartículas.

Link para o livro: https://www.springer.com/gp/book/9783030314026#aboutBook