Nancy, terra de gravuras e texturização de superfícies.

28/06/2012

Na cidade francesa de Nancy, no século XVII, o artista Jacques Callot implementava algumas inovações na confecção das matrizes que usava para realizar suas gravuras. Ao longo da sua vida, o artista produziu mais de 1.400 gravuras, como esta, chamada “Os dois pantaleões”:

Uma das inovações de Callot foi o uso de um verniz diferente, que era aplicado na madeira pela comunidade dos lutiers (fabricantes de violinos e outros instrumentos de corda) de Florença e Veneza. Outra foi a troca da ferramenta habitualmente utilizada para cavar o verniz nas matrizes por uma outra ferramenta, tomada dos ourives. Com essas inovações, o artista conseguiu agilizar e flexibilizar o envernizamento das matrizes e obter traços mais dinâmicos nos desenhos.

Na mesma cidade, só que quatro séculos depois, o professor e pesquisador Thierry Czerwiec, em seu laboratório do Institut Jean Lamour, faz parte de uma comunidade mundial de cientistas que, como Jacques Callot, grava superfícies metálicas, só que numa escala muitíssimo menor.

O tema de pesquisa de Czerwiec é conhecido como texturização de superfícies e consiste na produção de arranjos regulares (padrões) que se erguem a alguns micro ou nanometros de altura.

Alguns dos desenhos obtidos pelos pesquisadores que trabalham com texturização revelam, por meio de microscópios, formas belíssimas. Entretanto, na maior parte dos casos, o objetivo da texturização não é impactar visualmente, e sim conseguir determinadas propriedades que interessam segmentos industriais como o de energia, óptica, microeletrônica ou automotivo. Um exemplo: uma economia de combustível de 4% em motores de combustão interna pode ser obtida por meio da texturização parcial de anéis de pistão.

Num seminário promovido pelo Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies e o PGMAT da UCS  no dia 12 de junho em Caxias do Sul, o professor Czerwiec (na foto baixo) falou por cerca de uma hora sobre a texturização de superfícies e ilustrou suas palavras com muitas imagens. O público pôde apreciar rosas micrométricas, nanopontos com propriedades magnéticas usados para armazenamento de dados e conjuntos de minúsculos morros que imitam a microtextura da folha do loto com o objetivo de obter superfícies autolimpantes,  entre muitas outras imagens.

Crédito: Daniela Schiavo.

Mas como são obtidas essas superfícies micro e nanotexturizadas? O professor Czerwiec apresentou uma série de técnicas. Algumas delas texturizam a superfície ao adicionar material, criando relevos. Outras conseguem desenhar os padrões mediante a remoção de material (como era o caso, escalas a parte, das matrizes de Callot). Em outros casos, o material se desloca de uma parte da superfície para outra. Finalmente, existem os casos de autoformação de padrões em consequência de interações espontâneas entre componentes do material.

No final do seminário, o pesquisador francês apresentou uma inovação de seu grupo de pesquisa do Institut Jean Lamour: uma técnica de texturização para aço inoxidável e outros materiais austeníticos.  A técnica consiste em realizar uma nitretação a plasma numa amostra coberta por uma malha de cobre, a qual acaba funcionando como máscara. Os pesquisadores de Nancy tomaram essa malha emprestada do microscópio eletrônico de varredura, onde ela é usada como porta-amostras.

No processo de nitretação a plasma, íons de nitrogênio bombardeiam a superfície da amostra mascarada e interagem com os elementos presentes no aço, formando novos compostos que fazem a amostra crescer através dos furos da malha de cobre. O resultado é uma superfície microtexturizada.

Para os iniciados na área de materiais e para os curiosos que desejam ver as imagens das microtexturas, segue a apresentação do professor Czerwiec, publicada no Slideshare do Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies:

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O TRIBO-BR, um passo adiante e dois atrás?

17/12/2010

Está aberto o debate para a realização do Tribo-BR II.

Entre 24 e 26 de novembro de 2010 estiveram no Rio de Janeiro muitos integrantes da elite tribológica mundial.

Foi gratificante assistir uma apresentação de um jovem engenheiro, mestre pela UFES, empregando uma teoria de Zum-Gahr para explicar resultados experimentais com o Professor Zum-Gahr assistindo a apresentação! Também foi muito gratificante ver todas as sessões tomadas e ver todas as apresentações brasileiras e latino-americanas discutidas pelos importantes participantes.

Dos 104 participantes, 54 vieram de 25 países. Somados aos 8 palestrantes convidados (ver lista no post “Três ou mais razões para participar do TRIBO-BR“), tivemos um congresso com 50% de estrangeiros, o que é muito raro por aqui. Nos corredores e durante os intervalos das sessões foram muitas as parcerias estabelecidas ou reforçadas. As empresas presentes  trouxeram problemas técnicos interessantes e se motivaram com as apresentações feitas.

Pude constatar que nossos estudos são muito consistentes e bem formulados, assim como os dos colegas da Colômbia, e que refletem as características juvenis de nossa ciência. Ou seja, são bons trabalhos mas com limitações de técnicas e de permanência no tema, características compatíveis com os menos de 20 anos de tribologia no Brasil. O caminho é promissor, o que se vê ao analisar o histórico de participação dos nossos pesquisadores no congresso Wear of Materials que se dá há pouco mais de 10 anos!

Então por que dois passos atrás?

Os pontos que chamaram minha atenção e de colegas do exterior foi a ausência completa de alunos de graduação, pós graduação e de pós doutorandos. Também me preocupou a ausência de pesquisadores do Pará, Rio Grande do Norte, Santa Catarina, Rio Grande do Sul e dos muitos físicos que atuam em tribologia ou áreas correlatas. A explicação para isso é simples, o custo da inscrição.

A realização de um segundo TRIBO_BR foi diversas vezes sugerida. Entretanto, sua realização requer a resolução das questões acima e o envolvimento de jovens (e motivados) tribologistas na sua organização. Não realizar um segundo encontro colocará em questão a realização do primeiro. O TRIBO_BR II está aberto para o debate.

Amilton Sinatora


Falhas tribológicas de próteses de fêmur

08/04/2010
Um dos pontos fracos da tribologia no momento é o estudo do papel dos debris nos valores de taxa de desgaste e nos valores de coeficiente de atrito.
Recentemente, no Laboratório de Fenômenos de Superfície fizemos um experimento simples, varremos os debris da pista de desgaste e o valor do coeficiente de atrito despencou de 1,4 para 0,2 (no máximo) num ensaio esfera contra disco nitretado!
Quando o sistema tribológico tem uma aplicação biológica então, não apenas os valores do coeficiente de atrito e das perdas de massa devem ser considerados. É essencial saber o destino e o volume de debris formados. A reportagem do New York Times de 03-03-2010 sugere que os debris liberados em próteses de fêmur são responsáveis por danos à saúde de muitos pacientes.
São realizados aproximadamente 250 mil transplantes por ano apenas nos EUA, sendo que um terço das próteses são totalmente metálicas e destas, de 1 a 3% parecem estar causando problemas aos seus usuários devido aos efeitos dos debris. Isto significa entre 2.500 e 7.500 pessoas sofrendo pelo que certamente mostra uma deficiência dos estudos tribológicos feitos em laboratório ou em instalações piloto.
Estes tristes eventos requerem que firmemos uma posição intransigente quanto à necessidade de os ensaios de laboratório e em escala piloto serem feitos com repetições suficientes para se estabelecer a distribuição de falhas e se ter mais segurança sobre a variabilidade dos componentes frente às inevitáveis variações nos materiais e nos processos de fabricação. Fazer isto é lutar contra as economias e reduções de verba, contra a pressa irresponsável e contra os prazos burocraticamente impostos às atividades de pesquisa.
Também devemos nos posicionar para que em nosso país tenhamos centros com recursos, equipamentos e pessoas dedicados a avaliar em escala piloto o design, as variáveis de fabricação e os materiais empregados em próteses. E, sem dúvida, estimular estudos in vivo significativos e que possam ser desdobrados para humanos.
Por outro lado, aos pesquisadores em tribologia cumpre não estimular conclusões precipitadas e levianas dos fornecedores com a realização de ensaios de caracterização tribológica de materiais com conclusões como “ este ou aquele material é mais adequado ou mais resistente para próteses”. Precisamos nos conscientizar de que  no fim da linha há um ser humano que pode ter que ser submetido a uma nova cirurgia ou pode ter sua vida colocada em risco.
Amilton Sinatora

Atualização em temas importantes em tribologia: uma oportunidade em 2010

01/03/2010
Na discussão com diversas empresas montadoras de automóveis e alguns de seus fornecedores, verificamos que o entendimento da tribologia de motores a álcool precisa ser atualizado no Brasil. Esta atualização é essencial para superar os desafios tribológicos que os motores flex fuel tem que enfrentar.
O principal problema aparente é a corrosão. Este foi detectado no fim do século XIX e, no Brasil, nas primeiras décadas do século XX. Um dos pesquisadores que se destacou neste tema foi o Engenheiros Sabino de Oliveira, nos anos 30 professor da atual Escola Politécnica da USP.
Outros temas não são tão evidentes e não temos trajetória de pesquisa nos mesmos.
No congresso TRIBO BR (24 a 26 de novembro de 2010 no Rio Othon Palace no Rio de Janeiro) serão realizadas palestras sobre os seguintes temas nos quais temos muito a avançar aqui no Brasil:
  • O Dr. Ali Erdemir do Argonne National Laboratory,  Argonne, USA e o Prof. Steffan Jacobson, da Uppsala University, Sweden apresentarão os avanços de suas pesquisas recente sobre filmes resistentes ao desgaste bem como modelos para explicar seu desempenho.
  • O Prof. Hugh Spikes, Imperial College, UK desenvolve há muitos anos estudos sobre lubrificação e em especial sobre condições de lubrificação sob altas pressões locais. O Prof. Spikes tem feito grandes progressos nas técnicas de observação in situ das regiões lubrificadas empregando interferometria, documentando o comportamento dos lubrificantes através de discos transparentes de safira.
  • O Prof. Jean Michel Martin de l´Ecole Centrale de Lyon, France trará para a platéia brasileira os mais recentes avanços no entendimento do papel dos resíduos de desgaste nos valores do coeficiente de atrito e da intensidade do desgaste.
  • Da University of Karlsruhe, Germany o Prof. Karl-Heinz zum Gahr fará uma palestra de atualização sobre tribologia de cerâmicas, materiais cada vez mais importantes na indústria automotiva.
  • Por fim, o Prof. Kenneth Holmberg, do VTT, Finland deverá discutir como andam os modelos preditivos de desgaste. Afinal, para que servem nossos experimentos e modelos teóricos senão para entender como as coisas funcionam e poder prever seu desempenho na vida real?
Por isto a participação no TRIBO BR  é um passo importante na atualização dos tribologistas brasileiros em temas essencias para a tribologia de componentes automotivos.
Amilton Sinatora
Informações sobre o evento

Envio de trabalhos
Revistas que publicarão os artigos
  • Lubrication Science ( incorporating  Journal of Syntetic lubrication and TriboTest)
  • International Journal of Surface Science and Engineering