Imagem do mês de outubro: minientrevista com o autor.

Estrela para uns, flor ou carambola para outros, o objeto da imagem que ilustra a página de outubro do calendário do Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies é, na verdade, um cluster de partículas de fosfato de cálcio de algumas dezenas de micrometros. A imagem foi obtida por microscopia eletrônica de varredura (MEV) na Central de Microscopia Eletrônica da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). O belo conjunto de partículas foi sintetizado pelo método de condensação iônica, no contexto de uma pesquisa que desenvolveu um curativo feito com uma membrana de látex com partículas de fosfato de cálcio incorporadas. O curativo ajudaria à regeneração de tecido ósseo ao liberar paulatinamente o fosfato de cálcio.

O autor da imagem, Rodney Marcelo do Nascimento, 35 anos, é graduado em Licenciatura Plena em Física pela UNESP e mestre e doutor em Ciência e Tecnologia de Materiais, também pela UNESP. Desenvolveu trabalhos de pós-doutorado sobre superfícies funcionalizadas na UFSC (2012), UNESP – Rio Claro (2013) e USP – São Carlos (2014). Atualmente é pesquisador científico do Institut Lumière Matière, na França.

Segue uma breve entrevista com Rodney.

1. Conte-nos sobre o contexto em que foi realizada a imagem.

A imagem está dentre algumas obtidas por MEV para avaliar a morfologia das partículas processadas por diferentes tratamentos físico-químicos. Uma parte da metodologia utilizada foi aproveitada dos trabalhos de doutorado; na época recentemente defendido (2011). O avanço e os desdobramentos da pesquisa resultaram em um projeto de pós- doutorado, realizado na UFSC  em colaboração com a UNESP e a USP. O projeto, no qual fui contemplado com uma bolsa de pesquisa PNPD, foi inteiramente financiado pela CAPES e CNPq.

2. Você esperava ver partículas com o formato que aparece na imagem vencedora ou foi uma surpresa?

Foi possível obter diferentes formatos e tamanhos de partículas, isoladas e em clusters, que variavam a partir da modificação de concentração de reagentes químicos, assim como dos tratamentos térmicos, mas o formato de estrela foi uma surpresa.

3. O belo cluster de partículas da imagem vencedora teve um bom desempenho no contexto da pesquisa?

Embora o formato estelar tenha chamado a atenção, outras partículas menos “charmosas” foram mais eficazes no processo de incorporação na rede polimérica. Os últimos resultados foram publicados recentemente na revista Materials Science and Engineering: C , Volume 39, 1 June 2014, Pages 29-34. O artigo descreve com mais exatidão os caminhos que levaram ao encapsulamento das partículas de fosfato de cálcio  pelas proteínas do látex. As próximas etapas da pesquisa consistem em testar o material em fluido corporal e estudar as interações físico-químicas a partir da molhabilidade da superfície. Como última etapa, iniciar os estudos com células (in vitro/vivo).

4. Conte- nos um pouco mais sobre a ideia do curativo.

A ideia do curativo consiste em se obter um material final com três funcionalidades: 1) isolar o ferimento (mecânico); 2) estimular a regeneração de tecidos (biocompatível); 3) carrear partículas de fosfato de cálcio. Dentro dessa proposta, a aplicabilidade deve ser na regeneração de tecido ósseo.

5. Gostaria de agradecer alguém que tenha ajudado na realização da imagem vencedora?

Agradeço aos órgãos de pesquisa que financiaram o projeto, a todos do suporte técnico, aos coautores Ivan Bechtold, Francisco Guimarães,  Aldo Job, Deuber Agostini e um agradecimento especial ao Fabricio Faita.

Para contatar o Rodney: rodney@fc.unesp.br

Jubileu de prata da nitretação iônica no Brasil – parte 2

Primeiro artigo publicado em revista nacional (Metalurgia, da ABM) sobre nitretação iônica, em 1991: repercussão na indústria.

Primeiro equipamento de nitretação iônica construído na UFRN em 1985.

Gostaria de resgatar mais alguns dados históricos da nitretação iônica que tiveram importância na disseminação da técnica no Brasil, bem como seu desdobramento para o uso do plasma em outras aplicações industriais.

Em 1989 aconteceu o  I Seminário Brasileiro de Materiais Resistentes ao Desgaste, promovido pela ABM com apoio da Escola Politécnica – USP. Esse foi o primeiro palco de discussão da técnica para um público constituído por estudantes, pesquisadores e profissionais da indústria nacional. Lembro-me que nesse fórum apresentei um trabalho intitulado: “Desenvolvimento de um sistema para nitretação iônica”, no qual apresentei resultados ainda preliminares em aços inoxidáveis e aço carbono. Esse trabalho abriu discussões e motivou uma aproximação com profissionais de indústrias nacionais como a Ermeto S.A., Cofap e Brasimet.

A primeira possuía um problema bem definido, que consistia na nitretação de anilhas de aço inox, usada para engate rápido, recentemente desenvolvida pela empresa. Essas anilhas necessitavam “cravar” uniformemente, quando apertadas contra as paredes de um tubo de inox, para vedar saídas de fluídos. Quando as mesmas eram nitretadas por banho de sais, apresentavam camadas irregulares, inviabilizando a vedação. Com a nitretação iônica foi possível solucionar esse problema. Isso motivou a construção, pela empresa, de um protótipo com capacidade para nitretar 1500 peças/batelada.  O reator foi desenhado, construído e montado em Jundiaí. A fonte, de 40 kW, também foi desenvolvida na própria empresa. Participei como consultor na montagem e testes preliminares. Os testes foram positivos, necessitando de pequenos ajustes no sistema de refrigeração, quando necessitava usar mais de 40% da capacidade de potência. Infelizmente, por questões econômicas, o projeto foi abortado e a consolidação do primeiro equipamento industrial genuinamente nacional não ocorreu.

As empresas Cofap, representada na época pelo eng. Jan Vatavuk, e a Brasimet, representada pelo eng. João Vendramin, tiveram também uma participação importante na disseminação da técnica no Brasil. Foram eles que “costuraram” a vinda, em 1994, do primeiro equipamento industrial de nitretação, o qual foi adquirido pela Brasimet. Também nesse período foi adquirido outro equipamento semi-industrial pela Universidade de Mogi das Cruzes (UMC), tendo o Prof. Carlos Pinedo e esses engenheiros como principais articuladores de um evento que reuniu mais de 70 engenheiros de empresas para divulgar o serviço disponível naquela instituição.

Nesse período (90-94) aconteceram muitos fatos importantes também na academia. O DEMa-UFSCar construiu um equipamento de plasma pulsado, que era parte do tema do meu doutorado. Mais dois equipamentos semelhantes foram em seguida construídos para a EESC-USP e DF-UFSCar. Por outro lado, a UFSC produzia grande número de teses e dissertações, algumas delas desenvolvidas em empresas como Embraco e Lupatech, que resultaram em parcerias com a indústria e disseminaram novos grupos de pesquisa. A UFRGS produzia trabalhos com base na implantação iônica de nitrogênio em aços, o que culminaria na área de nitretação iônica. Também outras instituições que possuíam facilidades para o desenvolvimento de pesquisas em plasma, como fontes de alta tensão, sistemas de vácuo, espectrômetros de emissão, entre outras, passaram a desenvolver pesquisas na área. Esses são os casos do ITA-INPE (São José dos Campos), Unicamp e USP-SP.

Atualmente a técnica está completamente disseminada no país, com 4 grupos na região nordeste, 1 na região centro-oeste, 15 na região sudeste e 10 na região sul, que formam os pilares para aplicação da tecnologia de plasma em diferentes aplicações.

Clodomiro Alves Junior
Professor titular – UFRN

Veja a parte 1 de “Jubileu de prata da nitretação iônica no Brasil”

Jubileu de prata da nitretação iônica no Brasil

Pesquisa em nitretação iônica no Brasil: 25 anos.

Há exatos 25 anos estávamos iniciando, nas universidades brasileiras, as primeiras pesquisas em nitretação por plasma.

De uma maneira simultânea e isolada, estudava-se esse tema nas Universidades Federal de Santa Catarina (UFSC) e Federal do Rio Grande do Norte (UFRN). Enquanto a UFSC tinha uma preocupação mais científica do processo como diagnóstico do plasma de N2-H2 e nitretação em pós-descarga, a UFRN desenvolvia pesquisas aplicadas como nitretação em aços carbono, aços inoxidáveis e aços ferramenta.

Este marco foi muito importante para o Brasil não apenas pelo fato em si, mas também pelo seu desdobramento. Foi a primeira vez que a tecnologia de plasma aproximou-se efetivamente das indústrias nacionais. Até então as pesquisas nessa área estavam reduzidas ao estudo da fusão nuclear através de confinamento magnético (Tokamak),  cujo tema estava não interessava às indústrias.

A década de 90 foi um período de efervescência e consolidação do processo no Brasil. Isso aconteceu através da participação de várias empresas em pesquisas nas universidades (ERMETO, COFAP, LUPATECH, entre outras) e a aquisição de equipamentos comerciais por parte da empresa Brasimet e de uma empresa incubada da Universidade de Mogi das Cruzes – SP. Nesse período nuclearam-se vários grupos de pesquisa, atingindo atualmente um número superior a 60 equipamentos de plasma sendo utilizados sinergicamente para desenvolver diversas pesquisas em tecnologia de plasma.

Esse sinergismo ocorrido no Brasil a partir das pesquisas em nitretação iônica a credencia como a principal propulsora da formação do fantástico quadro de laboratórios, pesquisadores e empresas envolvidos com a área.

Para comemorar esse jubileu de prata, estou disponibilizando, através do canal de apresentações e documentos do Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies,  um livro que escrevi no final da década de 90, no qual estão contidos os fundamentos do plasma, evolução histórica e grandes desafios do processo de nitretação iônica, bem como exemplos de outros processos a plasma.

Clodomiro Alves Junior