História da pesquisa em Materiais: 30 aos do LIEC – UFSCar.


O Laboratório Interdisciplinar de Eletroquímica e Cerâmica (LIEC) da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) está completando 30 anos de atuação em pesquisa cientifica, desenvolvimento de produtos e processos inovadores, formação de cientistas e atividades de extensão.

A ideia de criar um laboratório interdisciplinar surgiu em 1988, a partir de discussões envolvendo três professores pesquisadores, dois da UFSCar e o terceiro da UNESP – Araraquara, com formações nas áreas de Química, Física e Físico-Química. Tratava-se de Elson Longo da Silva, Luís Otávio de Sousa Bulhões e José Arana Varela (falecido em 2016). “A ideia surgiu porque tínhamos conseguido equipamentos, resultantes de auxílios de agências financiadoras, mas não havia espaço suficiente em nossos respectivos departamentos para aloca-los”, relatou Elson Longo, agora professor emérito da UFSCar, no evento comemorativo ao aniversário do LIEC, realizado no dia 23 de março.

A ideia pôde ser realizada graças a uma parceria com a Companhia Brasileira de Metais e Metalurgia (CBMM) para financiar a construção do prédio que albergaria os equipamentos. A empresa, contou Longo, tinha interesse em que o futuro laboratório desenvolvesse alguns produtos. “Desta sorte, logramos seu apoio para a construção do prédio na UFSCar”, disse Longo.

Logo mais, o laboratório começou a receber estudantes interessados em participar das pesquisas. Os primeiros, lembra Longo, foram Edson Roberto Leite (hoje professor da UFSCar), Carlos Alberto Paskocimas (atualmente na UFRN) Ernesto Chaves Pereira (UFSCar) e Maria Aparecida Zaghete (UNESP). “Pode-se dizer que, ao longo desses 30 anos, foram centenas de estudantes que realizaram seus estudos no LIEC”, disse Longo. Além de estudantes de vários cursos da UFSCar, o LIEC recebeu jovens de outras instituições do Brasil e do exterior para aulas, cursos e trabalhos de pesquisa em todos os níveis de formação.

Parcerias com o setor industrial marcariam a história do LIEC nos anos seguintes. “Os vários temas de pesquisa foram se desenvolvendo e também mudando a partir das reflexões teóricas, dos contatos com várias empresas”, contou Longo. “Friso que não se tratou da produção de um conhecimento reflexo das necessidades empresarias; ao contrário, tais necessidades suscitaram novos modelos interpretativos e diálogos com outras teorias”, esclareceu o professor.

Um dos parceiros industriais de mais longa data é a Companhia Siderúrgica Nacional (CSN), com a qual o laboratório continua trabalhando. Inicialmente, o LIEC ajudou a empresa a eliminar a corrosão que sofria o queimador cerâmico. “A solução desse problema colocou a equipe pesquisando e resolvendo problemas do alto forno, canal de corrida, carro torpedo, conversor etc.”, lembrou Longo.

Outro dos exemplos citados por Longo é o da parceria com a 3M do Brasil. O LIEC colaborou com a empresa na implantação de uma fábrica de varistor em Ribeirão Preto, a uns 100 km de São Carlos. “Essa colaboração nos permitiu abrir outra subárea de pesquisa, por meio da qual, produzimos o primeiro varistor à base de óxido de estanho”, contou o professor emérito.

Paralelamente aos projetos com empresas, o LIEC realizava, desde o início, pesquisas em cerâmica estrutural à base de óxido de zircônia estabilizado com terras raras e metais alcalinos terrosos. Nesse contexto, iniciou-se a colaboração do laboratório com o químico teórico Juan Andrés, professor da Universitat Jaume I (Espanha) – cooperação que já leva 29 anos de existência.

Quanto às atividades de extensão, o LIEC também tem exemplos bem-sucedidos, como o projeto por meio do qual levou conhecimento técnico a artesãos de cerâmica artística de 9 estados brasileiros.

No século XXI, de laboratório multidisciplinar a centro de desenvolvimento de materiais

O ano 2000 foi um ponto de inflexão na trajetória científica do LIEC. O laboratório foi aprovado na chamada de projetos CEPID da FAPESP, passando a se denominar Centro Multidisciplinar para o Desenvolvimento de Materiais Cerâmicos (CMDMC), e tendo garantia de financiamento contínuo por 11 anos. Nesse contexto, foi criada a área de difusão do conhecimento, multiplicaram-se as colaborações internacionais (abrangendo mais de uma dúzia de países), e deu-se apoio à geração de empresas spin-off. Desse ambiente surgiram a Nanox, especializada em nanopartículas bactericidas e a CosmoScience, dedicada à caracterização de cosméticos.

“O LIEC nesse momento iniciou uma profunda modificação nas pesquisas de semicondutores cerâmicos, utilizando o método Pechini”, contou Longo. “Houve um crescimento significativo nas pesquisas em materiais piezoelétricos, sensores, partículas nanométricas e filmes finos para utilização em memórias não voláteis”, disse o fundador do LIEC.

Em 2013, o LIEC foi novamente contemplado com o projeto CEPID da FAPESP, passando a ser denominado Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF). Nesta fase, que se prolonga até a atualidade, a difusão do conhecimento cresceu notoriamente por meio do uso das redes sociais e da elaboração de vídeos, jogos educativos e programas de rádio e televisão. Além disso, pesquisadores do LIEC estabeleceram duas spinoffs, a NChemi Nanomaterials, de nanomateriais, e a Katléia, especializada em diagnóstico capilar. Nas atividades de pesquisa científica, o laboratório tem concentrado esforços na obtenção de nanopartículas semicondutoras com rígido controle da cinética da reação e da morfologia.

No evento do dia 23, o professor Longo agradeceu a todos que construíram e constroem a história do LIEC, à UFSCar e aos órgãos financiadores CAPES, CNPq, FAPESP e FINEP. Finalmente, Longo expressou algumas palavras para as novas gerações de pesquisadores, que darão continuidade ao trabalho. A eles, o professor emérito recomendou que plantem novas sementes para obterem outras colheitas, que criem seus próprios modelos e se reinventem.

A fala do professor emérito finalizou com uma convocatória: “Nestes momentos de crise moral e ética que atravessam o nosso país, aliados a um projeto silencioso de desmonte da pesquisa e do ensino público em todos os níveis, é imprescindível que reunamos energias para muitos enfrentamentos presentes e futuros”.

Na primeira linha, a partir da esqueda, professores Lúcia Mascaro, Ernesto C. Pereira, Edson R. Leite, Elson Longo, Flávio L. Souza, junto com alunos de pós-doutorado, doutorado, mestrado, e iniciação científica e funcionários do LIEC. Foto tirada em 2004, no Departamento de Química da UFSCar
Na primeira linha, a partir da esquerda, professores Lúcia Mascaro, Ernesto C. Pereira, Edson R. Leite, Elson Longo, Flávio L. Souza, junto com funcionários e alunos de pós-doutorado, doutorado, mestrado e iniciação científica do LIEC. Foto tirada em 2004, no Departamento de Química da UFSCar

José Arana Varela: nota de pesar.


É com profundo pesar que a SBPMat comunica o falecimento do Prof. José Arana Varela, do Instituto de Química da Unesp de Araraquara, no dia 17/05/2016. O Prof. Varela foi um dos fundadores da SBPMat, e seu presidente no período de 2010 a 2011.

A SBPMat se solidariza com a família do Prof. Varela, num dia triste em que a ciência brasileira fica sem um de seus expoentes.

Diretoria da SBPMat


Links relacionados :

Entrevista com o professor José Arana Varela, honrado com o prêmio Bridge Building Award da American Ceramic Society.


Professor Arana Varela (à esquerda) recebendo o prêmio. Foto cedida pela American Ceramic Society.

No dia 27 de janeiro passado, em Daytona Beach (Florida, Estados Unidos), durante a 38ª edição da International Conference and Exposition on Advanced Ceramics and Composites, o prêmio Bridge Building Award da American Ceramic Society foi outorgado pela primeira vez a um brasileiro, o professor José AranaVarela, presidente da nossa SBPMat de 2010 a 2011. A honraria distingue, anualmente, pessoas de fora dos Estados Unidos que tenham feito contribuições notáveis na área das cerâmicas de engenharia.

Formado em Física pela USP em 1968, Arana Varela fez o mestrado, também em Física, no Instituto Tecnológico de Aeronáutica, obtendo o título de mestre em 1975. Realizou seu doutorado de 1977 a 1981 na University of Washington (Estados Unidos), com pesquisa na área de materiais cerâmicos.

Atualmente, Arana Varela é professor titular da Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (UNESP) e diretor-presidente do Conselho Técnico-Administrativo da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), além de membro do Conselho Superior de Inovação e Competitividade da Federação das Indústrias do Estado de São Paulo (FIESP). O professor Arana Varela também é membro titular da Academia Brasileira de Ciências (ABC), entre outras sociedades, e membro do corpo editorial das revistas Ceramics International, Science of Sintering, Cerâmica e Materials Research. Além disso, coordena a divisão de inovação do Centro Multidisciplinar de Desenvolvimento de Materiais Cerâmicos, um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPIDs) da Fapesp.

Seus artigos científicos reúnem mais de 6.500 citações. Só nos últimos treze anos, foi autor de mais de 500 artigos publicados em revistas internacionais. Até o momento, orientou ou coorientou 30 trabalhos de mestrado e mais de 40 de doutorado.

Ao longo da sua carreira, recebeu mais de vinte prêmios de entidades como a American Ceramic Society, Sociedad Española de Cerámica y Vidrio, CNPq, Associação Brasileira de Metalurgia e Materiais e Associação Brasileira de Cerâmica.

Segue uma minientrevista com o pesquisador.

Boletim da SBPMat: – Conte-nos um pouco sobre sua história: quais foram as oportunidades e escolhas que o levaram a se tornar um pesquisador da área de materiais cerâmicos?

José Arana Varela: – A nossa escolha em ser um cientista de materiais começou durante o curso de mestrado no Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) em 1972. Neste período (em 1975) conheci o professor O. J. Whittemore da Universidade de Washington em Seattle, durante a sua visita de um ano junto a Universidade Federal de São Carlos. Como a minha pesquisa em mestrado era relacionada com a Físico-química da decomposição térmica do talco, uma matéria prima cerâmica, o professor Whittemore se interessou pela pesquisa e fez uma série de considerações em processamento cerâmico (a sua especialidade). Daí nasceu o convite para fazer o doutorado em Seattle (período de 1977 a 1981).

Boletim da SBPMat: – Na sua própria avaliação, quais são as suas principais contribuições à ciência e à tecnologia de Materiais? Em particular, comente suas principais contribuições à área das cerâmicas de engenharia (engineering ceramics), foco do Bridge Building Award.

José Arana Varela: – Como o tema principal de nossa tese de doutorado estava relacionado com os modelos de sinterização, fizemos um estudo básico sobre o efeito de variáveis como vapor de água e taxa de aquecimento na densificação e microestrutura da cerâmica de óxido de magnésio. Fizemos um modelo para levar em conta o rearranjo estrutural no processo de sinterização.

Considerando a evolução da aplicação de materiais cerâmicos na microeletrônica, devido a funcionalidade desses materiais, iniciamos no década de 1990 a linha de eletrocerâmicas. A funcionalidade escolhida inicialmente foi a variação da resistividade com o campo elétrico (varistores cerâmicos) devido a sua aplicação, principalmente, como para-raios e como protetor de circuitos elétricos. Após entender e contribuir no sistema varistor com base no óxido de zinco (ZnO), propusemos mudar o sistema considerando outro óxido semicondutor (óxido de estanho). Nesse caso, desenvolvemos ao longo dos anos um varistor de óxido de estanho com propriedades muito superiores ao tradicional varistor de ZnO.

Outras contribuições estão relacionadas com o desenvolvimento de filmes finos de cerâmicas com estrutura perovskitas visando otimizar as suas propriedades dielétricas, piezoelétricas e ferroelétricas utilizando-se deposição química. Avançamos muito no conhecimento da deposição química que chamamos de métodos de precursores poliméricos. Uma das aplicações desses filmes corresponde à fabricação de memórias ferroelétricas. Com isto nossos alunos trabalharam em caracterização de filmes finos com propriedades ferroelétricas em alguns sistemas como o titanato de bario, titanato zirconato de chumbo, bem como miobatos e tantalatos de estrôncio. Foi nestes sistemas que foi proposta pelo grupo do professor Carlos Paz de Araujo, na Universidade do Colorado, uma patente em memórias ferroelétricas, licenciada à Panasonic.

A contribuição mais recente tem sido em sensores com estrutura nanométrica em colaboração com o grupo do professor Harry Tuller do MIT. Os resultados recentes, muito promissores, mostraram uma sensibilidade gigante em nanosensores com base em monóxido de estanho. Salienta-se que foi depositada recentemente nos Estados Unidos uma patente relacionada com este estudo.

Boletim da SBPMat: – “Bridge building”, construindo pontes. Compartilhe conosco uma retrospectiva sobre as principais pontes construídas ao longo da sua carreira e as pontes que ainda gostaria de construir.

José Arana Varela: – As nossas pontes têm sido construídas desde a finalização de nosso doutorado na Universidade de Washington. Continuei colaborando com o professor Whittemore durante uma década e comecei outros relacionamentos com o professor Gary Messing na Penn State University e depois com o professor Richard Bradt na Universidade do Alabama.

Concomitantemente, na Europa tivemos projetos conjuntos com o professor João Baptista da Universidade de Aveiro, Portugal e com o doutor José Fernandez do Instituto de cerâmica e Vidro de Madrid no tema de eletrocerâmicas. Iniciamos colaborações com grupos da França em Bordeaux (professor Marc Onillon), bem como de André Perrin da Universidade de Rennes. Seguiu-se com colaborações, com o grupo do professor Paolo Nanni da Universidade de Genoa, concomitantemente com o grupo do professor Danilo Suvorov do Instituto Josef Stephan da Eslovênia e o professor Harry Tuller do MIT em Boston.

Boletim da SBPMat: – Gostaria de deixar alguma mensagem para nossos leitores que estão construindo suas carreiras de pesquisadores em Materiais, seja na academia ou na indústria?

José Arana Varela: – A Ciência de Materiais é fundamental para o desenvolvimento de tecnologias úteis para resolver os grandes problemas da sociedade. O grande avanço no conhecimento de materiais cerâmicos, principalmente para a sua aplicação em produção de energia, comunicação, controle ambiental etc, tem ocorrido nos últimos 20 anos devido, principalmente, ao aumento das colaborações entre os pesquisadores de várias partes do mundo. A Ciência de Materiais deixou de ser polarizada entre os Estados Unidos e a Europa (Alemanha, Inglaterra e França) e conta com contribuições de outros atores localizados na Ásia, e com certeza, no Brasil. O conhecimento fundamental dos mecanismos de transporte de massa e de cargas, bem como da estrutura dos materiais em escala nanométrica é fundamental para novos desenvolvimentos e avanço da tecnologia.