Nome: Laboratório de Materiais Carbonosos e Cerâmicos (LMC)

E-mail: dfisica@cce.ufes.br 

RECURSOS HUMANOS:

Coordenação: Prof. Francisco Guilherme Emmerich e Prof. Jair Carlos Checon de Freitas

Equipe: Prof. Alfredo Gonçalves Cunha; Estudantes de Mestrado, de Doutorado e de Iniciação Científica

INFRA-ESTRUTURA:

O Laboratório de Materiais Carbonosos e Cerâmicos (LMC) está instalado em uma área de 120 m² no Prédio de Laboratórios de Física e Química do Centro de Ciências Exatas, com duas linhas principais de pesquisa em andamento: materiais carbonosos e materiais cerâmicos avançados. O LMC possui fornos para tratamento térmico em temperaturas até de 1700 °C; para tratamentos a mais altas temperaturas é utilizado um sistema de plasma térmico, dispondo-se de maçaricos de aquecimento e de plasma spray.

 O LMC possui equipamentos para a caracterização física e química de materiais, especialmente os carbonosos e cerâmicos, conforme apresentado a seguir:

1. Sistema de muflas e fornos tubulares para tratamentos térmicos até 1700°C com atmosfera, taxa de aquecimento e tempo de residência controlados por microcomputador.
2. Sistema para ativação de materiais carbonosos por gaseificação e ativação química (com hidróxidos).
3. Equipamentos para a análise imediata de materiais carbonosos (determinação de teores de umidade, voláteis, carbono fixo e cinzas).
4. Analisador CHNSO Leco, para análise elementar de materiais em geral (determinação de teores de carbono, hidrogênio, nitrogêncio, enxofre e oxigênio).
5. Equipamento para medidas de índice de moabilidade (HGI) em carvões.
6. Equipamento para medida de área superficial específica (método BET) e densidade aparente e verdadeira (picnômetro com gás He) em materiais sólidos.
7. Sistema computadorizado para análises térmicas, incluindo termogravimetria (TG) entre temperatura ambiente e 1500°C e calorimetria exploratória diferencial (DSC) entre –120 e 725°C.
8. Sistema para medidas de resistividade elétrica (DC e AC), com variação de temperatura entre 77 K e temperatura ambiente e medidas de corrente crítica em materiais supercondutores com variação de temperatura entre 77 K e temperatura ambiente.
9. Microscópio ótico metalográfico, com dispositivo fotográfico e medida de micro-dureza.
10. Microscópio eletrônico de varredura (Jeol), com dispositivo para espectrometria por dispersão em energia de raios X (EDS).
11. Maçarico de plasma e sistemas auxiliares, desenvolvidos localmente para aplicações de plasma térmico (corte, aquecimento, spray) em altas temperaturas, com possibilidades de deposição de filmes por plasma spray (em N₂, Ar e ar), e sistema para caracterização de maçaricos de plasma.

O LMC dispõe ainda em suas dependências de vários microcomputadores designados para o trabalho de alunos de pós-graduação. No que diz respeito à preparação de amostras, contamos com uma caixa de luvas para manipulação de amostras em atmosfera controlada, estufas, dessecadores, recipientes para armazenagem de N₂ líquido, cilindros de oxigênio, hélio, argônio e nitrogênio, diversas balanças (sendo uma analítica digital), moinhos, peneiras e peneirador mecânico, além de outras facilidades experimentais.

PESQUISA E DESENVOLVIMENTO

Nas linhas de pesquisa desenvolvidas no LMC, estudamos as propriedades físicas, químicas e estruturais de materiais carbonosos, o desenvolvimento de processos (carbonizações, tratamentos térmicos a médias e a altas temperaturas, produção de insumos energéticos e químicos) para conversão de biomassas, carvões vegetais, minerais e ativados, coques, turfas, alcatrões, piches e outros. São realizados estudos para o desenvolvimento de carvões ativados e de materiais carbonosos especiais estruturados e resistentes à oxidação. Abordagens teóricas são desenvolvidas por modelos estruturais para a determinação de propriedades físicas de materiais carbonosos como condutividade elétrica e térmica, módulo de elasticidade, resistência mecânica e coeficiente de expansão térmica. Um enfoque especial é destinado às aplicações da técnica de ressonância magnética nuclear (RMN) no estado sólido ao estudo de materiais carbonosos, sendo obtidas informações a respeito de características químicas e estruturais de um ponto de vista local de materiais submetidos a diferentes tipos de processamento.

Na linha de pesquisa envolvendo materiais cerâmicos, a principal abordagem diz respeito à síntese de supercondutores cerâmicos e de manganitas e sua caracterização estrutural, magnética e de propriedades de transporte. A ênfase aqui coloca-se no desenvolvimento de novos materiais com propriedades potencialmente importantes com vistas a aplicações tecnológicas, como a alta temperatura crítica de supercondutores cerâmicos e os efeitos magnetocalórico e de magnetorresistência colossal em manganitas. Busca-se ainda a compreensão de características básicas desses materiais por meio de técnicas específicas de caracterização como microscopia eletrônica, espectrometria por dispersão em energia (EDS), difração de raios X e RMN. Outra linha de pesquisa relacionada trata do desenvolvimento de plasma térmico e da técnica de plasma spray, visando a produção de filmes especiais e revestimento, em especial de filmes cerâmicos, produzindo camadas resistentes a choque térmico, abrasão e altas temperaturas.