Física de Plasmas

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    Coordenação de Área: Prof. Dr. Argemiro Soares da Silva Sobrinho

    São realizados estudos de plasmas quentes e frios aplicados em tecnologias de plasmas voltadas para o desenvolvimento de dispositivos e reatores para tratamento de materiais e deposição de filmes finos. Aplicações incluem nanotecnologia, tratamento de materiais (microeletrônica, mecânica, aeroespacial, energia, odontologia e medicina), sensores baseados em filmes finos, geradores de ozônio (medicina e meio ambiente) e combustão assistida por plasma.

    Temas de pesquisa:

    • Alteração superficial de polímeros por meio de plasmas
      • Utilizar diversos tipos de descargas elétricas (rádio-frequência, microondas e barreira dielétrica) e pós-descargas para alterar propriedades de adesão de borrachas de uso aeroespacial.
    • Caracterização de filmes nano-estruturados a base de carbono.
      • Estudar morfologia, lubrificidade, aderência e dureza, bem como caracterização da estrutura química, energia de superfície e inércia química de filmes de finos nanoestruturados à base de carbono com e sem incorporação de nanoparticulas metálicas, semi-metálicas e nanotubos de carbono, crescido sobre substratos de aço com baixo teor de carbono, de aço inox liga de titânio, iconel, silício e óxidos. Substratos comuns na indústria aeroespacial e microeletrônica em geral.
    • Caracterização de materiais obtidos por tecnologia de plasma
      • Estudar características elétricas, mecânicas, superficiais, ópticas e térmicas de materiais de interesse obtidos ou modificados por técnicas assistidas a plasmas. Os materiais em estudo são de interesse a vários setores industriais, tais como aeronáutica, espacial, mecânica, micro e nanoeletrônica.
    • Desenvolvimento de sensores baseados em filmes finos
      • Desenvolver metodologias para obtenção de filmes finos com características adequadas para confecção de sensores de pressão, acelerômetros e diodos Stockky.
    • Desenvolvimento e estudo de reatores a vácuo para produção de plasmas frios
      • Desenvolver e caracterizar reatores a plasma para aplicação em processamento de materiais. Trabalha-se com reatores que operam com diferentes tipos de fontes de tensão, destacando: cc, rf e microondas;
      • Desenvolver fontes de plasmas para geração de jatos, na forma de feixe de plasmas ou feixe de partículas carregadas extraídas de plasmas.
    • Desenvolvimento e estudo de reatores para produção de plasmas em pressão subatmosférica
      • Desenvolver reatores obtidos por microdescargas;
      • Desenvolver reatores de barreira dielétrica para produção de ozônio;
      • Desenvolver processos de tratamento de superfície de materiais;
      • Desenvolver processos de tratamento de fibras sintéticas termicamente estabilizadas;
      • Desenvolver reatores para produção de ozônio para aplicação na lavagem de roupas hospitalares;
      • Desenvolver reatores para produção de ozônio para aplicação no tratamento de água potável e de esgotos.
    • Estudo da combustão assistida a plasma
      • Reduzir a produção de NOx no processo de combustão;
      • Melhorar a estabilidade da combustão.
    • Estudo e aplicações de plasmas térmicos
      • Desenvolver processos a plasma térmico para tratamento de resíduos sólidos e resíduos de petróleo com geração de energia elétrica;
      • Ablação de materiais termoestruturais utilizados como escudo de proteção térmica;
      • Desenvolver e caracterizar jatos de plasma para simulação de ambiente de reentrada atmosférica para aplicação aeroespacial.
    • Gaseificação assistida por plasma
      • Desenvolver tecnologia alternativa à existente na gaseificação de biomassa, carvão e resíduos orgânicos para produção de gás de síntese.
    • Instrumentação e controle de câmaras de vácuo e reatores a plasma
      • Desenvolver instrumentação necessária para automatizar processos que empreguem técnicas assistidas a plasma.
    • Modelagem e simulação numérica em plasmas frios
      • Simulação de descargas elétricas para aplicação em processamento de materiais a plasma.
    • Síntese e modificação de materiais por meio de plasmas frios
      • Desenvolver processos a plasma que possibilitem a obtenção de:
        • Materiais dielétricos para aplicação em micro e nanotecnologia, tais como SiC, AlN, DLC e TiO2;
        • Materiais semicondutores para aplicação em micro e nano tecnologia, tais como filmes de DLC nitrogenados e fluorados;
        • Biomateriais à base de recobrimento com filmes de DLC.
      • Desenvolver processos de incorporação de nanopartículas de prata em filmes de carbono tipo diamante para aplicação aeroespacial.
    • Tratamento de água por tecnologia de ozônio
    • Tribologia em micro e nano escala
      • Estudar problemas de lubrificação e desgaste de recobrimentos de filmes à base de carbono, depositados via plasma sobre, aço inox, aço de baixo carbono e silício em atmosfera ambiente, em vácuo, em água salobra e em água destilada. Estudar lubrificação híbrida envolvendo recobrimentos à base de carbono nanoestruturado em meio de água salobra, em meio de biocombustíveis e avaliar as perdas por no atrito e desgaste em pares com e sem recobrimentos entre os pares em contato.
    • Utilização de plasmas frios e térmicos em nanotecnologia
      • Produção de nanotubos de carbono por técnicas assistidas por plasma - Produzir nanopartículas por técnicas assistidas por plasma.

    Docentes Permanentes:

    • Prof. Dr. Argemiro Soares da Silva Sobrinho: Processamento de Materiais a Plasma.
    • Prof. Dr. André Luis de Jesus Pereira: Óxidos semicondutores
    • Prof. Dr. Homero Santiago Maciel: Descargas Elétricas, Aplicações Tecnológicas de Plasmas Frios.
    • Prof. Dr. Rodrigo Sávio Pessoa: Física da Matéria Condensada e Física de Plasmas.

    Discentes Mestrado:

        • Fabrizia Henriques Bonates, Maj Qodent 
        • Gabriel de Almeida Filgueira
        • João Pedro Magalhães Chaves

    Discentes Doutorado:

        • Armstrong Godoy Junior
        • Fábio Ribeiro Rangel
        • Júlia Karnopp
        • Marcos Adriano Okamura
        • Vanessa Messias Dias

    Laboratório de Plasmas e Processos (LAB-LPP):

    O Laboratório de Plasmas e Processos (LAB-PP) do Instituto Tecnológico de Aeronáutica agrega diversos grupos de pesquisadores, linhas de pesquisa e laboratórios nas áreas de Física e Tecnologia de Plasmas e Ciência dos Materiais.

    • O moderno laboratório de caracterização de materiais nanoestruturados (LabMat) que possui infraestrutura para caracterização de nanomateriais sintetizado via tecnologia de plasmas e subsequente desenvolvimento de nanodispositivos centraliza importantes equipamentos de caracterização de materiais.

     São eles:

      • Laboratório de Plasmas Frios;
      • Laboratório de Plasmas Térmicos;
      • Laboratório de Nanotecnologia; e
      • Laboratório de Caracterização de Materiais.

    As principais linhas de pesquisa do LAB-PP são:

      • Desenvolvimento de reatores e processos a plasma frio e tochas de plasmas;
      • Processamento de materiais nanoestruturados em forma de pós, géis e filmes;
      • Produção e estudo de materiais para aplicações em microeletrônica, aeroespacial, energia, biomédica e odontológica;
      • Desenvolvimento de sensores, microdispositivos e células fotovoltaicas;
      • Produção e caracterização de camadas de barreiras térmicas em tubeiras e escudos de reentrada atmosférica;
      • Estudo e desenvolvimento de projetos de propulsão e aplicações de plasma na área aeroespacial;
      • Gaseificação de resíduos visando a geração de energia;
      • Estudo de plasmas por espectroscopia óptica, espectrometria de massas e sondas eletrostáticas;
      • Estudos de aplicações de plasmas frios no setor de têxteis, bioengenharia e agricultura.