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Formação de materiais híbridos à base de sílica

Publicado em 05 setembro 2014

O desenvolvimento da ciência de materiais trouxe importantes contribuições para o avanço da tecnologia. Porém, a evolução técnica e científica depende de novas descobertas que possam melhorar o desempenho e as propriedades de materiais já existentes que resultem em novas aplicações. Pesquisadores do programa de Pós-Graduação em Física do Instituto de Geociências e Ciências Exatas (IGCE) da Unesp Rio Claro desenvolvem pesquisas e estudos nesse sentido. É o caso do Prof. Dr. Dimas Roberto Vollet que estuda a estrutura e a cinética na preparação de materiais (géis e híbridos orgânico/inorgânico) preparados por processo de sol-gel.

 

O professor Vollet é especialista na área de caracterização de materiais usando a técnica de espalhamento de raios-X a baixo ângulo (SAXS). “A nanoestrutura associada aos géis de sílica e às sílicas mesoporosas em geral tem interesse científico e tecnológico para uma variedade de aplicações. Géis de sílica têm sido considerados como matrizes apropriadas para a preparação de materiais dopados com íons metálicos e compostos orgânicos e inorgânicos, resultando numa variedade de propriedades estruturais, ópticas e/ou eletrônicas”, explica.

 

Segundo ele, a estrutura de nanoporos dos géis e das sílicas mesoporosas tem grande interesse científico e tecnológico para aplicações em várias áreas do conhecimento, tais como catálise, separação, adsorção, imobilização de enzimas, transporte e liberação controlada de fármacos e de nanotecnologia, funcionando como matrizes adequadas para a preparação de nanopartículas de materiais avançados. “A adição de polímeros orgânicos na preparação de géis tem propiciado a obtenção de materiais híbridos orgânico-inorgânico com propriedades mecânicas, ópticas e estruturais interessantes”, observa Vollet.

 

A produção de materiais híbridos passa pelo processo de secagem dos géis úmidos para a remoção de líquidos. De acordo com o professor, a secagem supercrítica e a secagem por evaporação são os métodos mais usuais na produção de géis secos. Na primeira, a remoção da fase líquida é feita através da extração do solvente acima de seu ponto crítico e o material obtido é denominado de aerogel. Na segunda, a fase líquida se evapora a pressão ambiente e o material é chamado de xerogel.

 

“Os Aerogéis têm aparência de uma verdadeira ‘espuma de vidro’ e chegam a apresentar densidades tão baixas quanto 0,10 g/cm³”, destaca o pesquisador. Como referência, ele cita que o vidro comercial tem densidade de 2,2 g/cm³. De acordo com ele, essa característica confere aos aerogéis a fantástica propriedade de excelente isolante térmico. Tanto que uma amostra do produto pode ser retirada de um forno a 300°C e colocada na palma de mão (sem proteção) de uma pessoa sem causar queimaduras.

 

As pesquisas realizadas no Laboratório de Novos Materiais do Departamento de Física do IGCE – Unesp Rio Claro contam com a colaboração do Grupo de Novos Materiais (CNPQ – Certificado pela Instituição/Unesp) que agrega os Profs. Drs. Dario Antonio Donatti, Fábio Simões de Vicente e Alberto Ibañez Ruiz. A maioria dos trabalhos usando SAXS tem sido feita com a colaboração do Laboratório Nacional de Luz Sincrotron (LNLS) de Campinas (SP). Os estudos também têm apoio regular da FAPESP (Fundo de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo) com financiamento de projetos de auxílio à pesquisa coordenados pelo professor Dimas Vollet. Desde 2000, a Fapesp liberou cerca de US$ 225 mil, dinheiro que foi investido na ampliação, implementação e manutenção de várias metodologias de caracterização de materiais no laboratório e também no desenvolvimento de pesquisa com alunos de graduação (iniciação científica) e pós-graduação (mestrado).

 

Os resultados das pesquisas permitiram a publicação de artigos em periódicos internacionais de prestígio na área como Physical Review B (5 artigos); Journal of Physical Chemistry (C & B) (8 artigos); Journal of Applied Crystallography (3 artigos); Langmuir (2 artigos); Macromolecules (1 artigo); Microporous and Mesoporous Materials (2 artigos); Journal of Non-Crystalline Solids (11 artigos); Journal of Physics: Condensed Matter (3 artigos); Journal of Sol-Gel Science and Technology (5 artigos); Ultrasonics Sonochemistry (2 artigos); Physica Status Solidi A (4 artigos); Chemical Physics Letters (1 artigo); Applied Physics B (1 artigo); Journal of Applied Polymer Science (1 artigo); and Optical Materials (1 artigo).

 

Edneia Silva

Portal Unesp