Física de Plasmas

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.

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.

• Para saber mais, acesse: Plasmat