In the late 1970s, when he was a doctoral student, German scientist Heinz von Seggern came to Brazil for the first time and met some local researchers with whom he still collaborates. His host was Bernhard Gross, another German scientist who settled in Brazil and is considered a pioneer of materials research in the country. This was the beginning of a series of scientific visits of Heinz von Seggern to Brazil, which included the participation in five B-MRS Meetings, the annual events of the Brazilian Materials Research Society. In the last edition of the event, Prof. Heinz von Seggern gave a plenary lecture on ferroelectrets.
Heinz von Seggern graduated in physics from the University of Hannover (Germany) in 1976. He received his PhD degree in electrical engineering from the Technical University of Darmstadt (Germany) in 1979. His thesis advisor was Prof. Gerhard Sessler, one of the inventors of the electret microphone, the most common type of microphone in use today. After that, Heinz von Seggern became a postdoc and then a principal investigator at AT&T Bell Laboratories (USA). From 1985 to 1997 he worked at Siemens research center in Erlangen (Germany), starting as a principal investigator and then being promoted to department head. Since 1997, he is Full Professor at the Technical University of Darmstadt, where he leads the Electronic Materials Group.
Throughout four decades of scientific research, Heinz von Seggern has made important contributions to the field of materials in understanding fundamental phenomena, developing analysis techniques and applications, and inventing devices. He has published over 280 scientific papers in peer-reviewed journals with more than 7.800 citations, and his h-index is 46 (Google Scholar).
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B-MRS Newsletter: – What motivated you to become a scientist and, particularly, a materials scientist?
Heinz von Seggern: – Already as a high school student my main interest was directed towards natural science. This passion was strongly motivated by one of my teachers who really understood to ignite my love for this field. So it was a natural thing for me to study physics, however, I always kept in touch with mathematics and chemistry. After finishing my diploma in physics at the Technical University of Hannover, I started my PhD work at the Technical University of Darmstadt in the electrical engineering department and two and a half years later I received my doctoral degree in electrical engineering. The following four out of five years I spend at Bell Laboratories in Murray Hill, New Jersey, USA whose fabulous working conditions made my bonds to science even stronger. My path to materials science started with my return to the Corporate Research Laboratories of Siemens AG in Erlangen where I spend 12 years before being appointed as full professor at the Technical University of Darmstadt, Germany. In the time at Siemens my work was focused on more practical aspects of science which I started to be increasingly interested in. The ability to change and adapt material properties to practical demands, which is the basic task of materials science, fascinated me more and more.
B-MRS Newsletter: – In your opinion, what are your main contributions to the materials field? Please, select a couple of discoveries/developments, describe them briefly, describe the context in which they were developed, and share the papers or patents references.
Heinz von Seggern: – Since I have been working on different subjects it is not so easy to point out my or our major contributions to the materials field. I will concentrate on one discovery or development in each field. Let’s start with my PhD study. My task was to understand the charge transport and electronic trap structure of Teflon FEP thin films to back up the lifetime expectation of electret microphones. I discovered by means of thermally stimulated discharge measurements that Teflon FEP contains two different types of energetically deep electron traps which are located near the surface and in the bulk of the films, respectively. This discovery was made possible by comparing TSD results of corona and electron beam charged samples whereby corona charging leads to filling of traps close to the surface and electron-beam charging allowed for deposition of charge into surface and bulk traps dependent on the utilized electron energy. From this finding a charge transport model was developed depending on the initial location of the electrons after charging. The model is based on trapping and thermally induced release. In case of corona charging the transport is initiated by a thermally induced release of electrons from surface traps and a subsequent capture and release by deeper bulk traps [Ref: H. von Seggern, J. Appl. Phys. 50, 7039 (1979), Heinz von Seggern, J. Appl. Phys. 50, 2817 (1979)]. The morphological reason for the different trap depth of surface and bulk can be seen in the film production process where different cooling rates apply to the surface and the bulk of the films.
After finishing my PhD degree I continued this research at Bell Laboratories investigating the transport of positive charges. In contrast to the electron traps, hole traps are relatively shallow and are distributed through the complete film. Once filled they empty relatively fast already at room temperature. On the other hand the number to energetically deep traps was found to be rather small resulting in a low capture rate. This implies that holes have a high probability to penetrate the film via hopping through shallow traps without being captured by deep traps which implies a rather low charge stability of Teflon FEP for holes. We were able to show that this problem can be circumvented by charging at high temperatures filling only deep traps [H. von Seggern, J. West, J. Appl. Phys. 55, 2754 (1984)]. This charge stabilization for positive charges recently became important with respect to so called piezoelectrets where by symmetry breaking a novel piezoelectric material was generated utilizing only nonpolar components. For these devices the stability of both charge types is essential.
During my time at the Corporate Research Labs of Siemens AG in Erlangen the field of interest changed to x-ray storage phosphors which are currently applied in so called image plates used commercially in x-ray diagnostics. The image plate thereby combines the classically utilized silver halide film and the intensifying screen where latter was applied to convert incoming x-rays to visible photons which are then detected by the photographic silver halide film. The working principle of the image plate is that by x-ray exposure electrons and holes are generated and trapped as F-centers and Vk-centers, respectively. Readout occurs by photostimulation of the electron and radiative recombination with the Vk-center. The released energy is then converted to a rare earth ion which emits light at its characteristic wavelength. Thereby the intensity of the emitted photons is indicative for the locally absorbed x-ray dose. My major contribution to this field was the discovery of the basic working principle of these photostimulable phosphors and the existence of spatially correlated and uncorrelated PSL centers which allowed for a deeper insight into the physics of storage phosphors [H. von Seggern et al., J. Appl. Phys. 64, 1405 (1988)]. Another contribution was the invention of neutron image plates fabricated by mixing an effective neutron absorber to the granular storage phosphor particles [T. Bücherl, H. von Seggern et al., Nucl. Instr. Meth. A333, 502 (1993)]. This technique is still widely used in neutron image detection.
After accepting the position as full professor in Materials Science at the Technische Universität Darmstadt I concentrated my efforts on the field of Organic Electronics which I already started at Siemens some years before. In the first years we focused on the energetic trap distribution of organic semiconductors. We were the first to experimentally prove the existence of a Gaussian trap distribution predicted earlier by Bässler et al. through Monte Carlo simulation. The experimental method used a refined thermally stimulated discharge technique known as fractional discharge, where a stepwise increase in temperature combined with the corresponding thermal release of charge allows one to determine the trap distribution which up to now is the only technique known to directly determine the distribution of traps [N. von Malm et al., J. Appl. Phys. 89, 5559 (2001); R. Schmechel et al., Phys. Stat. Sol. (a) 201, 1215 (2004)]. The largest scientific attention we received, however, for the invention of the organic light emitting transistor (OFET) based on tetracene and a polyfluorene derivative. In such OFETs it was shown to be possible to obtain ambipolar transport by injection of electrons and holes from source and drain, respectively [A. Hepp, H.von Seggern et al., Phys. Rev. Let. 157406, 1 (2003); M. Ahles, H. von Seggern et al., Appl. Phys. Let. 84, 428 (2004)]. It was also shown that the same ambipolar transport can be used to construct colour tunable OFETs [E. J. Feldmeier, H. von Seggern et al., Adv. Mater 22, 3568 (2010)] where the motion of the emissive recombination zone through the transistor channel is used to excite different overlaying organic semiconductors with different emission wavelength.
In the last years at TU Darmstadt I have revisited charge storage in organic polymers known as ferro- or piezoelectrets. The cellular polymer polypropylene has shown by Finnish scientists to exhibit large piezoelectric d33 coefficients after poling by high electric fields with the only disadvantage that the trapped charge turned out to be thermally unstable. Therefore structures changed quickly to Teflon based sandwiches of solid FEP /ePTFE/ solid FEP, where ePTFE is a highly porous PTFE consisting of up to 98% air, and later to completely air filled structures. My contribution to that field is the physics explaining the hysteresis and thereof the deduction of the maximal stable polarization which then allows for the theoretical deduction of the piezoelectric d33 coefficient for plane-parallel structures. This knowledge allows for the optimization of the piezoelectric effect and therewith increases the potential for future applications [S. Zhukov, H. von Seggern et al., J. Appl. Phys. 102, 044109 (2007); S. Zhukov, H. von Seggern et al., Scientific reports 8, 4597 (2018)].
B-MRS Newsletter: – Please make a brief story of your interaction with Brazil and with Prof Bernhard Gross.
Heinz von Seggern: – During my PhD work at TU Darmstadt Prof. Gross was a frequent guest of Prof. G.M. Sessler, my thesis adviser. Before my final PhD defense he invited me to visit the Institute of Physics of the University of Sao Paulo (USP) in Sao Carlos. Here I met all the people with whom I am still in contact and friendship with, namely Roberto M. Faria and Jose A. Giacometti who in the meantime have become established professors at USP. After finishing my PhD study I went to Bell Laboratories, Murray Hill, NJ. where Profs. Gross and Sessler were welcomed guest almost every year. The collaboration was extremely fruitful and resulted in a number of joint publications. In 1984 I then left Bell Labs and started to work at Siemens Corporate Research on different topics for the next 12 years and naturally the collaboration was at rest. But as soon as I became appointed Professor at TU Darmstadt I revitalized my connection to the Institute of Physics of Sao Carlos, whose polymer group is now called Grupo de Polimeros “Prof. Bernhard Gross”. From that year on I visited initially Prof. Giacometti and later Prof. Faria almost yearly for up to two month financed generously by FAPESP through various programs. These stays were always very enjoyable and busy, and quite a few publications have resulted.
B-MRS Newsletter: – How many times did you attend the B-MRS Meetings? Do you remember when was the first time?
Heinz von Seggern: – In total I have attended five Brazilian MRS meetings starting in Natal 2007, Florianopolis 2012, Joan Pessoa 2014, Rio de Janeiro 2015 and again Natal in 2017. My first stay in Natal 2007 I remember especially since I was allowed to present our work in front of a great audience on the recently discovered light emitting organic field effect transistor and, on a more personal note, I also remember the wonderful Caipirinha my wife and me were enjoying every evening during sunset at the ocean side.
B-MRS Newsletter: – You have about 40 years of strong experience as a researcher. Please leave a short message with some advice for the students and junior scientists of our community.
Heinz von Seggern: – In the context of scientific education Prof. Bernhard Gross once said to me: “For someone who knows nothing, everything is possible.” There is a lot of truth in these few words. We all tend to sometimes talk about things that seem to be obvious to us but in reality they are not. My advice therefore is, especially to young scientists, to always ask yourself whether you understand the physical and/or chemical grounds of your current research. If not I suggest to you to acquire the missing basics, which then allows you to select from “everything is possible” the physical meaningful trials. This will definitely help you to make the right decisions to continue your research in a meaningful way.
Por uma ciência de alto impacto, diversa e inclusiva (Workshop Young Researchers´ School)
Domingo 16 de setembro, por volta das 13 horas. Natal, Rio Grande do Norte. O céu estava azul e o mar, verde. Provavelmente resistindo à tentação de uma tarde de domingo na praia, cerca de 150 pessoas optaram por ingressar ao Centro de Convenções do tradicional Hotel Praiamar, localizado a poucos metros da Praia de Ponta Negra – a mais famosa da turística capital potiguar. O motivo dessa estranha decisão? Participar do workshop Young Researchers School, atividade de quatro horas de duração oferecida sem custo adicional para os inscritos no XVII Encontro da SBPMat/ B-MRS Meeting.
Praia de Ponta Negra com o Morro do Careca ao fundo, a poucos metros do local do evento. 16/09/18.
O workshop começou com um tutorial do Professor Valtencir Zucolotto (IFSC – USP, Brasil), um membro da comunidade brasileira de pesquisa em Materiais conhecido não apenas pelas pesquisas de seu Grupo de Nanomedicina e Nanotoxicologia, mas também pelas palestras, cursos online e workshops sobre escrita e editoração científica que ele cria e apresenta no Brasil e no exterior. Com bom humor e interação com a plateia, Zucolotto falou sobre como fazer pesquisa de alto impacto, desde a ideia inicial até a publicação do artigo, passando pela metodologia de pesquisa e pela escrita do paper. Além de mostrar dados, o professor compartilhou experiências vividas “dos dois lados do balcão” (Zucolotto é um pesquisador produtivo e citado, como atesta seu índice H de 42, e também é editor de revista e livros). O palestrante também deu “conselhos de quem já passou por isso” aos membros mais jovens da plateia. “É necessário aprender a conviver com a rejeição, que faz parte do trabalho do cientista”, disse Zucolotto, referindo-se à rejeição de artigos no processo de publicação. “Não se preocupe, seu artigo será rejeitado… e finalmente aceito em uma revista de alto impacto”, brincou.
Depois de um copioso coffee break patrocinado pela Elsevier, o workshop continuou com a apresentação da Diretora de Publicação da área de Ciência de Materiais da Elsevier, Christiane Barranguet, sobre diversidade e inclusão no ambiente das revistas e eventos científicos. Além de mostrar dados sobre participação feminina na ciência, a diretora contou os esforços da empresa para atingir diversidade e representatividade de gênero e geográfica nos corpos editoriais das revistas e nos grupos de plenaristas das conferências. Bons resultados assomam timidamente, mostrou ela. Porém, mulheres e latino-americanos ainda estão sub-representados nesses grupos. No final da palestra, Barranguet fez um convite à comunidade de Materiais para indicar nomes de cientistas, principalmente dos grupos sub-representados, que possam atuar nos corpos editoriais das revistas da Elsevier.
A última parte do workshop retomou a questão do impacto das publicações exatamente onde o Professor Zucolotto tinha parado. Marlene Silva, também da equipe de Materiais da Elsevier, falou sobre maneiras de divulgar um artigo publicado para aumentar sua visibilidade, potencial de ser citado e impacto acadêmico e social. De acordo com a palestrante, o trabalho de difusão deve ser realizado sem perda de tempo, no embalo da alegria provocada pela notícia da aceitação do paper. Uma das ferramentas mais úteis para essa divulgação é, segundo Silva, o link de compartilhamento – URL disponibilizada aos autores dos artigos pela maioria das revistas da Elsevier, que outorga acesso direto e gratuito ao paper por 50 dias para qualquer pessoa que receba o link. Silva recomendou compartilhar esse link por todos os meios possíveis, desde as redes sociais (todas elas valem) acompanhado por textos e imagens atrativas, até a assinatura do e-mail do autor. A palestrante também falou sobre estratégias para tornar o artigo mais relevante em mecanismos de busca, conhecidas como SEO, como, por exemplo, tomar o cuidado de repetir as palavras-chave mais relevantes ao longo do paper.
Workshop Young Researchers´ School. À direita, a partir da esquerda, Christiane Barraguet, Marlene Silva e Valtencir Zucolotto.
Resistente, forte e resiliente: assim é a comunidade brasileira de pesquisa em Materiais (Cerimônia de Abertura)
Uma agradável surpresa aguardava os cerca de 800 participantes que se acomodaram na sala principal do Centro de Convenções por volta das 19h30 para assistir à Cerimônia de Abertura. Logo após as palavras iniciais pronunciadas pelo mestre de cerimônia, doze músicos da Orquestra Potiguar de Clarinetas, ligada à Escola de Música da UFRN, saíram de seus esconderijos com seus instrumentos, ocuparam as proximidades do palco e encheram a sala de música brasileira – principalmente nordestina – numa amostra da riqueza e diversidade cultural deste país que contou com os ritmos de choro, baião, frevo e carimbó.
Encerrada a apresentação musical, montou-se a Mesa de Abertura, composta pelo Professor Antonio Eduardo Martinelli (Chairman do XVII Encontro da SBPMat), o Professor Osvaldo Novais de Oliveira Jr (Presidente da SBPMat), o Professor Rodrigo Ferrão de Paiva Martins (Segundo Vice-Presidente da União Internacional de Sociedades de Pesquisa em Materiais, IUMRS) e o Professor José Daniel Diniz Melo (Vice-Reitor da UFRN).
Na sequência, os presentes no palco e na plateia, em pé, entoaram o Hino Nacional Brasileiro, acompanhando a interpretação da Orquestra Sinfônica e Coral Madrigal da UFRN que estava sendo projetada nas telas distribuídas na sala.
Além das boas-vindas e agradecimentos, nas palavras dos membros da mesa houve diversas alusões à importância social e econômica da pesquisa em Materiais. “O conhecimento desta área é essencial para resolver a maior parte dos problemas da sociedade”, disse Diniz Melo, que também é docente da graduação e pós-graduação em Materiais da UFRN. O português Rodrigo Martins, que além de ser um cientista de Materiais destacado internacionalmente, é assíduo frequentador dos Encontros da SBPMat, destacou o papel dos materiais no desenvolvimento de um país. “Das ciências da vida até a indústria aeroespacial, os materiais são centrais a todos os desenvolvimentos e trazem melhor qualidade de vida à população”, disse Martins. “Este evento é uma celebração daquilo que a Ciência de Materiais tem feito para a sociedade”, destacou, por sua vez, o Professor Oliveira Junior.
Num discurso de abertura inspirador, o Professor Martinelli abordou um assunto que tem preocupado a comunidade científica brasileira. “Não apenas dificuldades econômicas, mas, principalmente, o entendimento do que é ou não prioridade para nosso país têm queimado parte do nosso passado e desafiado as melhores oportunidades de melhorar a Ciência e a Tecnologia no Brasil, colocando em risco um futuro melhor para a geração atual e as futuras”, disse o chair do evento, que é professor da graduação e pós-graduação em Materiais da UFRN e coordenador da Área de Materiais na CAPES. O chair destacou a força da comunidade de Materiais que, mesmo nesse contexto, permaneceu ativa e permitiu que o evento acontecesse, com um número elevado de participantes. “Somos gente de Materiais: resistente, forte e resiliente”, disse Martinelli. “Não desistimos nem desistiremos”.
Público na abertura do evento. Mesa de abertura; a partir da esquerda: Antonio Martinelli, Rodrigo Martins, José Diniz Melo e Osvaldo Novais de Oliveira Jr.
Homenagens a destacados membros da comunidade (Palestra memorial “Joaquim da Costa Ribeiro”)
Depois das palavras dos membros da mesa, veio o momento das homenagens da SBPMat a cientistas brasileiros de longa e destacada trajetória. A primeira distinção, a qual não tinha sido anunciada na programação, foi para o Professor Aloísio Nelmo Klein (UFSC), quem recebeu uma placa comemorativa e um presente por seus “35 anos dedicados à Ciência Aplicada”. De fato, a carreira científica de Klein se destaca principalmente na quantidade de patentes (mais de 60 pedidos depositados em escritórios do Brasil, Europa, Estados Unidos, China, Coreia do Sul, Japão, Taiwan, Singapura e Austrália) e nos numerosos projetos realizados em parceria com empresas. O homenageado, que é membro fundador da SBPMat e já se desempenhou como diretor científico, conselheiro e chairman de dois encontros anuais da sociedade, recebeu agradecimentos do presidente da SBPMat pela sua dedicação de longo prazo à sociedade.
O segundo homenageado da noite foi o Professor Fernando Galembeck, aposentado da UNICAMP desde 2011, mas ainda ativo, sendo inclusive Professor Colaborador dessa universidade. Ao longo de quatro décadas de carreira científica, Galembeck fez importantes contribuições à pesquisa aplicada e básica em temas diversos como modificação de superfícies, nanopartículas, nanocompósitos, eletrostática, materiais derivados de biomassa, entre outros. Ele é autor de mais de 250 artigos, 35 patentes e 20 livros ou capítulos de livros e conta com mais de 3.700 citações. Foi sócio fundador da SBPMat.
Galembeck foi escolhido para receber neste ano a principal honraria da SBPMat para pesquisadores de trajetória destacada na área de Materiais, a Palestra Memorial Joaquim da Costa Ribeiro. Essa distinção também homenageia, por meio de seu nome, um pioneiro da pesquisa experimental em Materiais no Brasil.
Na primeira parte da sua palestra, Galembeck abordou a relação entre matérias-primas, energia e alimentos, tendo em vista que a fome ainda é um problema da humanidade, e que a geração de energia pode concorrer com a produção de alimentos ao usar as mesmas matérias-primas. Essa situação piora, disse Galembeck, quando entra em jogo a especulação financeira. Entretanto, alentou o professor, graças aos avanços tecnológicos, é possível produzir bens ao combinar energia barata de fontes inesgotáveis como o sol e o vento, com matérias-primas abundantes como o lítio, magnésio e dióxido de carbono, ou até mesmo resíduos. “Lixo é oportunidade não aproveitada”, definiu o palestrante. Com relação ao uso da biomassa em países em desenvolvimento, ele mostrou que, além de gerar energia, reduzindo a dependência do país dos combustíveis fósseis, ela pode ser matéria-prima de produtos de alto valor agregado, gerando melhor renda para a população. Na segunda parte da palestra, Galembeck apresentou um panorama de algumas de suas contribuições científicas. O cientista também expressou seu otimismo quanto à crise que o Brasil atravessa, abordada um pouco antes pelo Professor Martinelli. “Sou experiente o suficiente para saber que no final tudo estará melhor do que o esperado”, afirmou.
Depois da palestra, os presentes saíram do Centro de Convenções e, a poucos metros dali, puderam curtir o coquetel de boas-vindas do evento, realizado numa área externa do Hotel Praiamar, na brisa do mar e sob um céu estrelado e com lua crescente.
Esquerda: homenagem a Aloísio Klein. Direita: Palestra Memorial de Fernando Galembeck.
Teoria e experimentos, indústria e academia e multidisciplinaridade (Sessões orais e de pôster dos simpósios)
A comunidade brasileira de pesquisa em Materiais, majoritária no evento, se manteve ativa neste ano difícil, disse o chair do encontro na abertura. Para confirma-lo, bastava sentar um pouco nas salas de apresentações orais ou percorrer a tenda branca dos pôsteres (de preferência, com smartphone em mão, para acessar e salvar o resumo e dados dos pôsteres de interesse).
Mais de um milhar de profissionais e estudantes da pesquisa em Materiais apresentaram seus trabalhos e os debateram com seus pares no XVII B-MRS Meeting. Apesar da alta porcentagem de inscritos com trabalhos aprovados que acabou não comparecendo ao evento (cerca de 30%), muito provavelmente por não ter conseguido financiamento, os simpósios transcorreram com participação significativa nas sessões orais e de pôster. Alguns organizadores de simpósio foram além desses formatos tradicionais de apresentação e incluíram foros de discussão em seus programas. Quebraram a linearidade das cadeiras e incentivaram a discussão coletiva, em semicírculos, sobre tópicos que consideraram de especial importância. Outro destaque dos simpósios deste ano, de acordo com os organizadores, foi a qualidade das palestras convidadas – apresentações de 30 minutos proferidas por especialistas em temas do escopo do simpósio, que são convidados pelos organizadores.
O leque temático coberto pelos simpósios foi, mais uma vez, amplo e abrangente. Foram muitos os materiais abordados (nanomateriais, polímeros condutores, metais avançados, compósitos, óxidos metálicos, eletrocerâmicas, biomateriais, superfícies, revestimentos). Foram muitas as aplicações apresentadas (para os segmentos de energia, aeroespacial, saúde, eletrônica, bioeletrônica, fotônica, aumototivo, decorativo). Foram diversas as interações ocorridas: entre pessoas diferentes, entre o teórico e o experimental, entre indústria e academia, entre ciência e tecnologia, entre áreas do conhecimento (Química, Física, Biologia, Engenharia, Medicina).
Nos simpósios desta edição do evento, houve velhos conhecidos (como o Simpósio Brasileiro de Eletrocerâmica, em sua décima primeira edição), simpósios com alguns anos de vida (como o de Engenharia de Superfícies) e simpósios totalmente novos na praça, como o de nanofibras e aplicações.
Os simpósios do XVII B-MRS Meeting foram organizados por 76 pesquisadores ligados a instituições de ensino e pesquisa ou empresas de diversos pontos do Brasil, bem como da Alemanha, Argentina, Canadá, Chile, Espanha, Estados Unidos e Portugal.
Imagens dos simpósios. A partir da esquerda: apresentação oral, foro tecnológico e sessão de pôsteres.
Palestras sobre instrumentação científica
Localizada entre a entrada do Centro de Convenções e a Secretaria do evento, caminho à sala das plenárias, a área dos expositores teve muito movimento, e não apenas nos horários do coffee break, que foi servido no local. Vinte empresas e a UFRN estavam ali com seus estandes atendidos por especialistas, seus materiais de divulgação, brindes e, em alguns casos, equipamentos para demonstração. Além disso, na quarta-feira, algumas das empresas de instrumentação científica ofereceram dez palestras técnicas sobre avanços e as novas aplicações de diversas técnicas de caracterização, e sobre inovações em equipamentos laboratoriais.
E a participação dos expositores foi além do técnico. Solidus, empresa júnior de Engenharia de Materiais e Mecânica que participou do evento no estande da UFRN, disponibilizou uma moldura de fotos para os visitantes que quisessem tirar uma foto de lembrança do XVII B-MRS Meeting e compartilhá-la nas redes sociais.
Área dos expositores
Propostas de estudantes para a indústria aeroespacial (Desafio Aerospace Materials and Manufacturing for the Next Century)
Um dos destaques do evento foi o desafio tecnológico da indústria aeroespacial para estudantes de graduação e pós-graduação participantes do encontro. Com o objetivo de motivar estudantes a fazer pesquisa multidisciplinar com aplicações aeroespaciais, e de aproximar o meio acadêmico e a indústria, a atividade foi idealizada e organizada por um grupo de pesquisadores de universidades brasileiras e de duas empresas líderes do segmento aeroespacial, a estadunidense Boeing e a brasileira Embraer.
A atividade iniciou na segunda-feira, dia 17 de setembro, quando 55 estudantes, interessados em participar do desafio que tinha sido previamente anunciado pelos canais da SBPMat, fizeram suas inscrições no estande da Boeing, Patrocinadora Diamante do evento, localizado na área de expositores do centro de convenções. No final do dia, um sorteio definiu quais seriam os participantes do desafio.
No dia seguinte, durante o horário do almoço, especialistas apresentaram seis desafios técnicos relacionados a problemas ou oportunidades da indústria aeroespacial para 36 estudantes que almoçavam, na plateia, o conteúdo das lunch boxes patrocinadas pela Boeing. Após as apresentações, os estudantes formaram as respectivas equipes de trabalho.
Apenas 24 horas depois, os seis grupos tiveram que apresentar, em idioma inglês, suas soluções, enquanto eram avaliados nos quesitos de originalidade, conteúdo técnico, alinhamento com o desafio proposto, potencial de implementação da solução e qualidade da apresentação. O júri foi composto por nove pesquisadores da área de Materiais do Brasil e do exterior, ligados à Boeing, à Embraer e a instituições de ensino e pesquisa. Novamente, as lunch boxes acalmaram a fome dos participantes.
No dia seguinte, durante a Cerimônia de Premiação do evento, Catherine Parrish, Coordenadora Sênior de Pesquisa em Materiais e Processos na Boeing, e Fabio Santos da Silva, Engenheiro Sênior de Materiais, Desenvolvimento de Produtos na Embraer, anunciaram o trabalho vencedor e entregaram diplomas e brindes aos membros da equipe vencedora, composta por cinco estudantes de mestrado e doutorado em Materiais, Química e Física de instituições das regiões Sul, Nordeste e Centro-Oeste do Brasil. “Estamos muito felizes com os resultados do desafio. Os participantes apresentaram ideias realmente inovadoras; foi fantástico”, disse Parrish.
Respondendo ao desafio “Estruturas e sistemas aeroespaciais inspirados pela natureza – folha de lótus”, a equipe ganhadora apresentou as propriedades da folha de lótus, principalmente sua superhidrofobia e sua consequente capacidade autolimpante. Os estudantes sugeriram aplicações no segmento aeroespacial (principalmente, na fuselagem de aeronaves) de materiais com superfícies inspiradas na folha de lótus, e propuseram caminhos para obtenção dessas superfícies. “O que eu aprendi com esse desafio foi que manter a calma é muito importante para continuar desenvolvendo um trabalho e ajudar o próximo no que for possível. Cada um dá sua contribuição e juntos vamos somando as habilidades individuais”, conta Angélica Belchior Vital, doutoranda em Engenharia Química da UFRN e membro da equipe premiada. “Foi bem divertido e saímos empolgados com as ideias e discussões geradas”, comenta.
Três momentos do atividade, incluindo a apresentação dos desafios (centro) e das soluções (direita).
Sustentabilidade e impacto acadêmico e social nas visões de cientistas mundialmente renomados (Palestras plenárias)
Duas plenárias por dia. Oito cientistas de destacada trajetória que, ao longo do evento, dividiram com os participantes do evento sua expertise em temas de grande impacto acadêmico, social e econômico. Pilares dos encontros da SBPMat, as palestras plenárias desta edição do evento reuniram algumas centenas de participantes e mostraram o papel crucial da pesquisa em Materiais em assuntos como sustentabilidade e saúde.
Junbai Li
Na primeira plenária do evento, o Professor Junbai Li, do Instituto de Química da Academia Chinesa de Ciências, revelou como ajuda a natureza a montar nano e micro estruturas a partir de moléculas biológicas. Mais precisamente, Li, que é editor-chefe da revista Colloids & Surfaces A (Elsevier) e editor da seção de auto-montagem na Current Opinion em Colloid & Interface Science (Elsevier), utiliza um tipo de aminoácido (os peptídeos) como “tijolo” básico para formar suas estruturas por meio de processos de automontagem. Ele consegue controlar a arquitetura das estruturas e gerar formatos semelhantes a tubos, plaquetas, vesículas ou flores. O proeminente cientista chinês mostrou que essas estruturas, biocompatíveis, podem ser usadas para estancar sangramentos, curar doenças da pele e carregar fármacos. Materiais baseados em peptídeos farão parte da vida cotidiana em alguns anos, garantiu o cientista.
A plenária da tarde foi proferida por um cientista que trabalha há 25 anos na área de P&D da Vacuumschmelze, fabricante de materiais magnéticos avançados e produtos relacionados, nascida na Alemanha e presente em dezenas de países. Christian Polak falou sobre alguns dos materiais desenvolvidos na empresa (ligas magnéticas amorfas e nanocristalinas), seus processos de fabricação e suas aplicações em produtos que fazem parte do portfólio da empresa; por exemplo, transformadores, conversores e sensores de corrente elétrica. Na palestra, foi possível conferir que a aplicação de muito conhecimento científico especializado resulta em produtos amplamente comercializados e em inovações que acompanham as demandas do mercado consumidor, como, por exemplo, componentes para melhorar o desempenho de smartphones.
Na terça-feira de manhã, a plenária foi oferecida por Heinz von Seggern, ex-pesquisador dos famosos Laboratórios Bell e da Siemens, e Professor Aposentado, mas ainda muito ativo, da Faculdade de Ciência de Materiais da Universidade Técnica de Darmstadt (Alemanha). Seggern falou sobre polímeros ferroelétricos – materiais que apresentam, espontânea e permanentemente, cargas elétricas polarizadas – característica que pode ser aproveitada em diversas aplicações, como os conhecidos microfones de eletretos. Em perspectiva histórica, Seggern mostrou avanços na compreensão, fabricação, caracterização e aplicação de alguns desses materiais. Nessa história, foram citados pelo Professor Seggern pesquisadores brasileiros que são participativos sócios da SBPMat, como os professores Sérgio Mascarenhas, José Giacometti e Roberto Faria, bem como o alemão Bernhard Gross, que chegou ao Brasil na década de 1930 e acabou se tornando pioneiro da pesquisa em Materiais no país.
Bernhard Keimer
E depois de três plenárias sobre pesquisa principalmente aplicada, o Professor Bernhard Keimer (índice h=86), numa palestra que ele mesmo classificou como de pura pesquisa fundamental, mostrou os esforços experimentais que realiza junto a seu grupo do Instituto Max Planck de Pesquisa em Estado Sólido (Alemanha) para compreender e controlar comportamentos coletivos de elétrons, mais precisamente as chamadas “correlações eletrônicas”, que seriam responsáveis por gerar fenômenos tão impactantes como a supercondutividade. Para realizar seus estudos, Keimer, que é diretor desse instituto, cria “heteroestruturas”, as quais combinam finíssimas camadas de diversos materiais (principalmente óxidos metálicos). Trata-se de materiais quânticos – aqueles cujas propriedades macroscópicas dependem das propriedades ou comportamento de seus elétrons. Keimer e seus colaboradores analisam esses materiais usando técnicas de espectroscopia avançadas, e assim conseguem não apenas entender, como também começar a controlar, as correlações entre entidades tão minúsculas e difíceis de estudar como spins e cargas.
Carlos Graeff
A relação entre energia, materiais e sustentabilidade voltou às sessões plenárias na manhã da quarta-feira, na palestra do brasileiro Carlos Frederico Oliveira Graeff, Professor e Pró-Reitor de Pesquisa da UNESP (Brasil). A fala começou com um panorama do uso das diferentes fontes de energia. Se atualmente 2/3 da eletricidade que a humanidade consome provêm de combustíveis fósseis, responsáveis pelo efeito estufa, essa relação mudará progressivamente até 2040, devido ao significativo aumento da energia solar e eólica na matriz energética. De fato, essas são fontes de energia capazes de fornecer energia em quantidades muito superiores à demanda humana atual (mais de 3.000 vezes no caso da luz solar). Depois de explicar os fundamentos do efeito fotovoltaico, responsável pela conversão de luz solar em eletricidade, Graeff falou sobre dois tipos de células solares que podem concorrer com as de silício –estas últimas, já amplamente comercializadas. O cientista mostrou as vantagens e desvantagens das células solares baseadas em corantes e em perovskitas, e citou as contribuições que ele tem feito, junto a seu grupo de pesquisa e colaboradores, para o desenvolvimento desses dispositivos. O sucesso das células solares depende de se combinar adequadamente uma série de materiais que devem trabalhar em conjunto, disse Graeff, lançando o desafio para a comunidade de pesquisa presente na sala.
A sustentabilidade permeou também a plenária de You-Lo Hsieh, Distinguished Professor da UC Davis (EUA). A cientista situou o momento atual na segunda revolução industrial, iniciada por volta de 1850 e impulsionada pelo uso do petróleo para gerar energia e materiais plásticos, e pelos avanços da Ciência e Engenharia de Materiais. Se, por um lado, essa revolução trouxe produtos que tornam a vida humana mais confortável, ela também aumentou milhares de vezes as emissões de dióxido de carbono e a gerou bolsões de lixo nos oceanos, para citar apenas algumas das consequências. Hsieh desenvolve novos materiais, como nanofibras e aerogéis biopoliméricos, que poderiam compor uma economia de outro tipo, baseada em processos químicos de baixo impacto ambiental e no uso da biomassa (o conjunto de organismos vivos, desde bactérias até resíduos animais ou vegetais). Com a parceria de empresas, ela espera transformar esses materiais em produtos novos que gerem mercados novos. A professora relacionou os desafios da implementação de uma economia desse tipo, desde conectar o desenvolvimento de tecnologia com as demandas do mercado até conseguir a aceitação dos consumidores.
Pietro Matricardi
As aplicações biomédicas voltaram à cena na penúltima plenária do evento. Pietro Matricardi, Professor da Universidade de Roma “La Spienza”, falou sobre seus trabalhos com hidrogéis (géis com alto conteúdo de água) baseados em polissacarídeos (polímeros naturais constituídos por longas cadeias de açúcares simples, os monossacarídeos). O hidrogel combinado com o polissacarídeo, disse Matricardi, pode formar um material inteligente, capaz de aderir a tecidos vivos, cobrir sua superfície sem deixar interstícios e interagir positivamente com eles. O gel pode ainda ser carregado com algum fármaco ou composto, que será liberado aos poucos no tecido vivo. Em colaboração com um dentista, Matricardi testou os efeitos de seu hidrogel, carregado com um anti-inflamatório e com hidroxiapatita (usada para regeneração óssea) em pacientes com periodontite severa, com resultados muito positivos. Em sua versão nano, o hidrogel, quando adequadamente fabricado, pode transportar um ou mais fármacos dentro do organismo e entrega-los na medida certa e no local certo. Tal é o caso de uma droga para tratamento do câncer de próstata que é conveniente administrar junto com um anti-inflamatório. Nanohidrogéis, carregados ou não com fármacos, também podem funcionar para tratar infecções bacterianas da pele, como demonstraram bons resultados de estudos realizados com ratos por Matricardi.
A última plenária do evento começou com uma imagem tão conhecida quanto preocupante: emissões de dióxido de carbono em aumento e aquecimento global. “A economia circular de dióxido de carbono é desafio principal para a humanidade”, disse o palestrante, Joan Ramón Morante Lleonart (índice h=82), diretor do Instituto de Pesquisa em Energia da Catalunha (IREC), professor da Universidade de Barcelona e editor-chefe do Journal of Physics D. Esse conceito alude a retirar do ambiente o excesso de dióxido de carbono gerado pelas atividades humanas, captura-lo e transformar a molécula em compostos úteis, tais como metanol, metano ou ácido fórmico, capazes de gerar produtos e combustíveis. Para quebrar a molécula de CO2 em escala industrial, é necessário dispor de muita energia, a qual é desejável obter a partir de fontes renováveis. Ao longo desse processo de “reciclagem” do dióxido de carbono, os materiais cumprem, mais uma vez, papeis cruciais. Entretanto, os materiais existentes não dão conta, em muitos casos, de cumprir com eficiência, em condições reais, as funções necessárias para que essa reciclagem se torne realidade. O professor Morante pontuou uma série de desafios para a Ciência e Tecnologia de Materiais, relativos ao desenvolvimento ou aprimoramento de nanomateriais para captação e purificação de dióxido de carbono, materiais para cátodos e ânodos usados em processos fotoelétricos, materiais resistentes à corrosão para reatores e, principalmente, nanomateriais catalíticos para a redução do dióxido de carbono. A plenária encerrou a programação técnica do evento com uma imagem muito animadora: a de uma casa típica da economia circular do carbono. Essa casa não precisa de combustíveis fósseis para atender às necessidades de seus moradores; ela consome sol, vento, ar e água, produz toda a eletricidade e combustíveis que necessita, e devolve ao ambiente apenas ar puro.
