{"id":3803,"date":"2015-09-03T14:37:15","date_gmt":"2015-09-03T17:37:15","guid":{"rendered":"http:\/\/sbpmat.org.br\/?p=3803"},"modified":"2016-11-19T09:04:27","modified_gmt":"2016-11-19T12:04:27","slug":"artigo-em-destaque-atomos-unidos-filmes-aderidos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/artigo-em-destaque-atomos-unidos-filmes-aderidos\/","title":{"rendered":"Artigo em destaque: \u00c1tomos unidos, filmes aderidos."},"content":{"rendered":"

O artigo cient\u00edfico com participa\u00e7\u00e3o de membros da comunidade brasileira de pesquisa em Materiais em destaque neste m\u00eas \u00e9: \u00a0Identification of the Chemical Bonding Prompting Adhesion of a-C:H Thin Films on Ferrous Alloy Intermediated by a SiCx<\/sub>:H Buffer Layer. <\/strong>F. Cemin, L. T. Bim, L. M. Leidens, M. Morales, I. J. R. Baumvol, F. Alvarez, and C. A. Figueroa. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015, 7 (29), pp 15909\u201315917. DOI: 10.1021\/acsami.5b03554.<\/p>\n

\u00c1tomos unidos, filmes aderidos<\/strong><\/p>\n

Partindo de um olhar inovador lan\u00e7ado sobre um problema acad\u00eamico e industrial, uma pesquisa integralmente realizada no Brasil trouxe avan\u00e7os significativos no entendimento da ades\u00e3o de filmes de DLC (diamond-like carbon<\/em>) a a\u00e7os. Os resultados do trabalho, que foram recentemente publicados na revista\u00a0Applied Materials and Interfaces<\/em>\u00a0da\u00a0American Chemical Society<\/em>\u00a0(ACS), podem ajudar a otimizar essa ades\u00e3o, prolongando assim a vida \u00fatil dos filmes de DLC e ampliando seu uso na ind\u00fastria.<\/p>\n

A equipe de cientistas se interessou, em particular, no potencial do DLC para aumentar a efici\u00eancia energ\u00e9tica de motores de combust\u00e3o interna. De fato, se todos os componentes do motor de um autom\u00f3vel fossem revestidos com filmes de DLC, o dono desse carro gastaria de 5 a 10 % menos com combust\u00edvel e pouparia o meio ambiente de uma boa dose de emiss\u00f5es de gases de efeito estufa e outros poluentes, entre outras vantagens. O motivo de tal economia reside no ultrabaixo atrito que o DLC apresenta, desde que o atrito \u00e9 a for\u00e7a culpada por desperdi\u00e7ar combust\u00edvel ao oferecer resist\u00eancia ao movimento que as pe\u00e7as do motor a combust\u00e3o realizam entre si.<\/p>\n

Entretanto, o DLC tem uma desvantagem: n\u00e3o adere ao a\u00e7o, fazendo com que os filmes se soltem do substrato rapidamente. Para contornar esse problema, tanto no laborat\u00f3rio quanto na ind\u00fastria, costuma-se depositar em cima do a\u00e7o uma camada contendo sil\u00edcio, conhecida como camada intermedi\u00e1ria. O filme de DLC deposita-se em cima dela. Como resultado, \u00e9 obtido um \u201csandu\u00edche\u201d que n\u00e3o se desmancha facilmente.<\/p>\n

No trabalho publicado no peri\u00f3dico da ACS, os autores analisaram experimentalmente um \u201csandu\u00edche\u201d formado por um substrato de a\u00e7o, uma intercamada de carbeto de sil\u00edcio (SiC) e um filme de DLC. Tanto a intercamada quanto o filme foram depositados por um r\u00e1pido processo, que gerou camadas muito finas, de alguns nanometros (at\u00e9 10). Duas quest\u00f5es, principalmente, diferenciaram este estudo de outros trabalhos similares encontrados na literatura cient\u00edfica. Em primeiro lugar, o foco da equipe foi analisar o que ocorria em duas regi\u00f5es, correspondentes \u00e0s interfaces que a intercamada apresenta com o filme (superior) e com o a\u00e7o (inferior). Em segundo lugar, os cientistas lan\u00e7aram um olhar qu\u00edmico sobre a quest\u00e3o da ades\u00e3o.<\/p>\n

\u201cNeste trabalho foi identificada a estrutura qu\u00edmica que gera ades\u00e3o nas interfaces inferior (SiCx:H\/a\u00e7o) e superior (a-C:H\/SiCx:H) que comp\u00f5em a estrutura sandu\u00edche de a-C:H\/SiCx:H\/a\u00e7o\u201d, resume Carlos A. Figueroa<\/a>, professor da Universidade de Caxias do Sul (UCS) e autor correspondente do artigo. \u201cOs mecanismos encontrados na bibliografia levantavam aspectos f\u00edsicos ou mec\u00e2nicos, mas n\u00e3o qu\u00edmicos\u201d, relata Figueroa, que se formou em Ci\u00eancias Qu\u00edmicas pela Universidade de Buenos Aires (UBA) e fez doutorado em F\u00edsica pela Universidade Estadual de Campinas (Unicamp). \u201cEntretanto, a ades\u00e3o \u00e9 gerada pela somat\u00f3ria de todas as liga\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas individuais que existem entre o DLC, a intercamada e o a\u00e7o\u201d, completa.<\/p>\n

Os cientistas mantiveram constante a temperatura de deposi\u00e7\u00e3o do filme, mas variaram a temperatura de deposi\u00e7\u00e3o da intercamada, gerando amostras depositadas a 100\u00b0 C e outras a mais de 300\u00b0 C. Ap\u00f3s analis\u00e1-las por meio de uma s\u00e9rie de t\u00e9cnicas, principalmente, a de espectroscopia de fotoel\u00e9trons excitados por raios X, conhecida como XPS, os pesquisadores identificaram que a interface inferior da intercamada, independentemente da temperatura de deposi\u00e7\u00e3o, era amplamente composta por \u00e1tomos de sil\u00edcio (da intercamada) ligados a \u00e1tomos de ferro (do substrato). Na interface superior da intercamada, a equipe notou diferen\u00e7as conforme a temperatura de deposi\u00e7\u00e3o da intercamada. Nas amostras depositadas a 100\u00b0 C, \u00e1tomos de oxig\u00eanio apareciam ligados a muitos dos \u00e1tomos de sil\u00edcio e carbono, impedindo que o carbono do filme se una fortemente ao sil\u00edcio da intercamada, e resultando num filme sem boa ades\u00e3o. J\u00e1 nas amostras depositadas a mais de 300\u00b0 C, os cientistas n\u00e3o encontraram oxig\u00eanio na interface, e sim liga\u00e7\u00f5es entre \u00e1tomos de carbono e de sil\u00edcio, as quais deixaram o filme bem aderido \u00e0 intercamada.<\/p>\n

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Ilustra\u00e7\u00e3o esquem\u00e1tica das liga\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas presentes nas interfaces superior e inferior da intercamada depositada a 100\u00b0 C (esquerda) e a mais de 300\u00b0 C (direita). No centro, um pino de motor real exibe, na metade esquerda, um filme de DLC (em cor preta) delaminado sobre intercamada depositada a 100\u00b0 C e, na metade direita, o mesmo filme bem aderido sobre a intercamada depositada a mais de 300\u00b0 C.<\/figcaption><\/figure>\n

Al\u00e9m de Figueroa e estudantes do grupo de pesquisa que ele lidera na UCS, assinam o artigo pesquisadores do Instituto de F\u00edsica da Unicamp, onde foram realizadas as medidas de XPS, e um cientista da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) que, junto aos demais, participou da discuss\u00e3o dos resultados.<\/p>\n

O trabalho recebeu financiamento de ag\u00eancias de fomento \u00e0 ci\u00eancia brasileiras (Capes, CNPq por meio do INCT Instituto Nacional de Engenharia de Superf\u00edcies, Fapergs), da Petrobras, UCS, da Comiss\u00e3o Europeia (Marie<\/em>\u00a0Sk\u0142odowska\u00a0<\/em>–\u00a0Curie Actions<\/em>) e da empresa Plasmar Tecnologia. Essa empresa est\u00e1 desenvolvendo, por meio de um projeto aprovado no edital TECNOVA RS, um reator industrial para depositar DLC sobre a\u00e7o visando aumentar a efici\u00eancia energ\u00e9tica de motores de autom\u00f3veis.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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