Roberto Martins de Souza.

Projeto FUNDEP Rota 2030 Linha V: O Grafeno pode ser usado nas mais diversas aplicações, e neste projeto seu papel será fundamental para a inovação em vários aspectos tecnológicos envolvendo: i) fluidos lubrificantes; ii) elementos filtrantes sustentáveis e sensores de contaminantes a base de Grafeno e; iii) a criação de nanoaditivo de combustível com ação de booster de combustão com prevenção de formação de gomas e deposição de sólidos. Estes desenvolvimentos visam assim, ganhos na performance do motor, redução de consumo de combustível, redução das emissões e aumento da vida útil do sistema de admissão, motor e do veículo como um todo.

Esta proposta dá continuidade e incrementa os projetos relativos ao Diamante-CVD, o Diamond-Like Carbon (DLC) e materiais relacionados, inclusive os carbonos nanoestruturado baseados em nanotubos de carbono (NTC) e Grafenos, e, nanocompósitos envolvendo estes materiais. Desenvolvimentos de tratamentos de superfícies a plasma e por laser ganham caráter fundamental. Serão enfatizados: o desenvolvimento específico da deposição de diamante monocristalino, com criação de infraestrutura para produção de sementes próprias e de polimento fino (rugosidade ~1nm); as deposições de diamante-CVD policristalino e nano cristalino (DNC); a produção de nanopartículas de diamante a partir do diamante CVD; evolução em diamond-like carbon (DLC), incluindo o novo DLC-Like Carbon; as deposições de superfícies de nanotubos de carbono (NTC); os estudos de aderência e tensões em filmes de diamante-CVD, DNC, DLC e DLC-Like; as modificações de superfícies a plasma e/ou a laser, pré e pós deposição destes materiais, com a sintonia das propriedades de superfícies. Estudos de aplicações destes materiais: em tribologia e lubrificantes sólidos, sensores resistentes a radiação, gerenciamento térmico, supercapacitores, absorvedores de radiação eletromagnética, radiômetros, sensores ambientais, degradação de poluentes, obtenção de água potável, óptica de raios-X, aplicações biológicas e aplicações industriais e espaciais. Destacam-se os subprojetos originais: células betavoltáicas; plataforma de filtragem de vírus para a detecção do SARS-CoV-2; superfícies antivirais; eletrodos em DLC dopado depositado sobre VACNT para tratamento de efluentes; tribologia com grafeno formado "in operando" sobre filmes de cobre e; dopagem e modificação de VACNT e grafeno para funcionar como catalisador ou suporte de catalisador. Os recursos são para equipamentos, materiais e serviços, para caracterizações, aperfeiçoamento de novos reatores e novas técnicas buscando a inovação científica e tecnológica, auxílio na formação de recursos humanos, manutenção e ampliação de cooperações nacionais e internacionais. Os diversos itens necessitam de pesquisas fundamentais e demonstram alto potencial de inovação e de oportunidade de transferência para o setor produtivo, característico do histórico de atuação da equipe.

Este projeto visa a implantação de um modelo de operação de esmerilhamento preventivo de trilhos, no qual a combinação do desgaste natural com aquele provocado pela ação de rebolos do equipamento seja o necessário para eliminar uma camada superficial do trilho, suficiente para impedir o crescimento de trincas provocadas por mecanismo de fadiga de contato de rolamento. Como o boleto vai se deformando ao longo do tempo em função do carregamento, o esmerilhamento traz ainda o benefício de recuperar o perfil desejado.

Este projeto visa identificar e caracterizar falhas que ocorrem em jacarés (parte de aparelho de mudança de via) instalados na Estrada de Ferro Carajás (EFC) e na Estrada de Ferro Vitória a Minas (EFVM). A caracterização tem como finalidade determinar os mecanismos da falha e criar banco de dados para auxiliar na elucidação e prevenção de acidentes

O projeto visa interiorizar no Brasil o conhecimento sobre o sistema roda trilho. Esse conhecimento deve permear os colaboradores da VALE, a cadeia de suprimentos e um grupo de instituições de ciência e tecnologia bem como professores e alunos selecionados. Foi adotado o modelo de Cátedra de Pesquisa, considerando ser ainda um tema pouco explorado no Brasil que demanda a execução de atividades preliminares para definição de atividades e subprojetos/temas a serem desenvolvidos. Espera-se, por meio do presente projeto a criação de um vínculo duradouro com a universidade para a formação de massa crítica no tema sistema roda trilho e para o estímulo ao constante estudo do tema.

Caracterização do comportamento tribológico de materiais para embreagens quando submetidos a ensaios de micro-abrasão

O Núcleo de Apoio à Pesquisa em Tribologia e Engenharia de Superfícies - TRIBES tem por objetivo apoiar as atividades de pesquisa desenvolvidas nas áreas de Tribologia e Engenharia de Superfície nos Laboratórios de Fenômenos de Superfície LFS, de Microscopia Eletrônica e de Força Atômica LabMicro, de Tratamentos de Superfície à Plasma LabPlasma, de Ensaios com Gases Especiais LABH2S e de Transformações de Fase. O Núcleo realiza atividades de pesquisa, com forte contribuição para o avanço do conhecimento nas áreas de Física dos Metais, Engenharia de Superfícies e Tribologia, estabelecendo conexões e reunindo diferentes competências, visando o desenvolvimento de conhecimentos científicos e tecnológicos aplicados às áreas de preservação do meio ambiente, economia de energia e exploração de petróleo, objetivando a solução de problemas reais existentes em cada uma dessas áreas. O grupo vem trabalhando há anos, utilizando ensaios tribológicos em escala macroscópica para avaliação de taxas de desgaste e medidas de coeficiente de atrito em materiais e superfícies tratadas termoquimicamente e por processos assistidos por plasma. O Núcleo tem agora a capacidade de medir propriedades de filmes e camadas em escala nanométrica, utilizando técnicas de microscopia de força atômica acoplada a equipamento de nanoindentação e nanoesclerometria, além de equipamento de microesclerometria para avaliação da adesão de filmes finos a substratos metálicos. Além dessas avaliações as pesquisas visam a caracterização microestrutural e química em escala nanométrica, de filmes, camadas e recobrimentos tribológicos, obtidos por processos assistidos por plasma, utilizando técnicas de microscopia de alta resolução. Valor R$ 900.000,00.

Desenvolver sistema para projetar ligas para ferramentas de conformação a quente, tendo como base a simulação computacional do dano progressivo das ferramentas durante o serviço e da relação desse dano com a microestrutura da liga

Esse projeto e os pesquisadores associados ao LFS Laboratório de Fenômenos de Superfície e ao TRIBES - Núcleo de Pesquisa em Tribologia e Engenharia de Superfície têm como objetivo compreender os mecanismos de degradação de materiais e desenvolver materiais e tratamentos de superfície que visam: 1) Minimizar o desgaste erosivo-corrosivo de peças metálicas em contato com óleo/água do mar/areia, contendo elevada concentração de cloretos e material particulado de sílica. 2) Minimizar o risco de ocorrência de acidentes catastróficos devido à fragilização por hidrogênio em dutos em contato com óleo/água do mar/areia, contendo elevada concentração de H2S e de CO2.

Caracterização de propriedades de materias usados em embreagens por intermédio do método de instrumentação instrumentada

Este Projeto se propõe a aplicar conceitos de tribologia visando melhor entendimento dos fenômenos de atrito e desgaste em motores flex-fuel concentrando-se, com o apoio de modelagem, especificamente nas particularidades do efeito do álcool sobre dois tribossistemas dos motores: o sistema anel-lubrificante-cilindro e o sistema válvula-meio interfacial-sede de válvula. Esta abordagem permitirá que o projeto tenha caráter pré-competitivo e tenha também um forte componente de formação de pessoal com conhecimentos em tribologia de motores de combustão interna, capazes de apoiar o desenvolvimento sustentado de tecnologias para motores que utilizem biocombustíveis

Este projeto tem por objetivo a construção de um equipamento para medir o nível de tensões residuais em filmes finos durante a deposição, de forma in-situ. Estas medições proporcionarão um melhor entendimento do processo de deposição, tanto em situações em que há variação dos parâmetros selecionados ao longo do tempo, como quando os parâmetros são mantidos constantes.

Este projeto visa o intercâmbio de informações entre grupos de pesquisa que possuem competência na área de produção e/ou caracterização de filmes. Em particular, as análises serão centradas em filmes usados em aplicações em ambientes agressivos, como os presentes quando há altas temperaturas e ambientes oxidantes ou carbonetantes. Para tanto, filmes de óxido e cromo ou filmes a base de alumínio, cromo e nitrogênio serão depositados em substratos ferrosos e serão analisados em termos estruturais, mecânicos, térmicos e tribológicos.

Este Projeto de Auxílio à Pesquisa tem por objetivo a modificação de um equipamento de ensaio de desgaste micro-abrasivo por esfera rotativa fixa, de forma a permitir que com o mesmo sejam realizados ensaios com pressão constante. Ensaios a pressão constante, bem como a continuidade dos realizados com força constante, proporcionarão um melhor entendimento deste tipo de ensaio e, conseqüentemente, um aprimoramento no uso do mesmo para a avaliação do desgaste micro-abrasivo de materiais.

O objetivo deste projeto é estudar a obtenção, a caracterização e o desempenho tribológico de filmes finos resistentes ao desgaste, realizando estudos sobre: a) as características microestruturais e mecânicas dos filmes, como a dureza e o nível de tensões residuais; b) como estas características afetam o comportamento tribológico dos filmes, como a adesão e comportamento em desgaste por deslizamento. Em função dos resultados obtidos, pretende-se ajustar os parâmetros de produção de filmes para obtenção das características microestruturais que propiciem um melhor desempenho tribológico.

Objetiva-se o desenvolvimento de 2 produtos: cilindro de laminação centrifugado para as primeiras cadeiras de trem de laminação a quente de tiras de aço (LTQ) e cilindro de laminação centrifugado para as últimas cadeiras de LTQ. Para ambos os casos, a meta é obter um cilindro com desempenho em serviço equivalente a 2 vezes o dos cilindros centrifugados atualmente produzidos pela Villares. O desempenho em serviço de um cilindro é medido pela relação P/E, em que P é o peso de tiras laminadas durante suas campanhas e E é a parcela do seu diâmetro removida por retificação para a recuperação das características originais de sua superfície após as campanhas. O LTQ possui 6 a 7 cadeiras e a relação P/E dos cilindros varia em função da posição da cadeira no trem de laminação. Atualmente, o valor P/E observado na siderurgia mundial para os cilindros centrifugados das últimas cadeiras está ao redor de 4.000 ton/mm, enquanto para os cilindros das primeiras cadeiras, ao redor de 15.000 ton/mm.

O projeto pretende abordar experimentalmente, com auxílio de técnicas e ferramentas modernas, processos de geração de filmes e a caracterização de suas propriedades tribológicas. Os revestimentos serão produzidos por Deposição Física do Vapor (PVD - Physical Vapor Deposition), nitretação sob plasma e por processos híbridos para obtenção de camadas ditas dúplex em reator de Deposição Física de Vapor Assistida por Plasma - PAPVD. A metodologia de avaliação dos filmes obtidos será baseada na caracterização das propriedades mecânicas, microestruturais e de adesão do filme ao substrato e das correlações destas com o comportamento do par tribológico. A avaliação do desempenho das superfícies obtidas servirá para reavaliar o conjunto de propriedades necessárias ao filme, assim como o processo utilizado na sua obtenção. Através desse processo interativo será possível otimizar o desmpenho de componentes revestidos com filmes tribológicos.

Este projeto prevê estudo dos mecanismos de desgaste em campo e em laboratório. Construção de um modelo de desgaste para um laminador, bem como do respectivo sistema de aquisição de dados. Prevê, ainda, comparação com o modelo de controle do laminador de tiras a quente da Companhia Siderúrgica Nacional (CSN) e o modelamento das tensões residuais durante a fabricação e utilização de cilindros de laminação.

Este projeto apresenta uma proposta de pesquisa destinada ao engajamento e capacitação de recursos humanos visando o desenvolvimento de revestimentos tribológicos depositados em ferramentas de conformação mecânica. No projeto está prevista uma contínua avaliação das superfícies de desgaste de ferramentas utilizadas neste tipo de operação de conformação, o que levará a um aprofundamento do entendimento dos mecanismos de desgaste operantes neste caso.

Desenvolvimento de materiais para cilindros de laminação, simulação do desenvolvimento de tensões térmicas e mecânicas durante a laminação de aços e instrumentação de clindros de laminação para determinação do campo de temperaturas