Nanomateriais cerâmicos

A nanotecnologia é um dos ramos da ciência que mais se desenvolve atualmente, podendo beneficiar variados segmentos, como de alimentos, cosméticos, eletrônica, química, física, engenharia de materiais, biotecnologia, entre outros. Com o aumento da demanda por investimento nessa área, pesquisadoras das Universidades Federais de São Carlos (UFSCar) e de Campina Grande (UFCG) elaboraram um dispositivo que permite produzir nanomateriais cerâmicos em larga escala de modo seguro, rápido e com baixo custo.

O Dispositivo de Produção de Nanomateriais Cerâmicos, desenvolvido por Ruth Herta Goldschmidt Aliaga Kiminami (UFSCar) e Ana Cristina Figueiredo de Melo Costa (UFCG), funciona por meio de um aparelho que compreende um reator cônico com resistência elétrica em espiral que possibilita a inserção no seu interior de um cadinho cônico de aço inox. O reator é aquecido pela própria resistência elétrica (fonte de calor). Este é destinado a transferir o calor para o cadinho, no qual ocorre a reação por combustão que produz as nanopartículas.

O objetivo, então, é utilizar vários dispositivos simultaneamente, inseridos em uma capela, para produzir esses nanomateriais em maior quantidade. Como cada dispositivo possibilita a produção de 200g por reação, com 10 dispositivos, como propõe a patente, se consegue produzir 20kg por dia, e 100kg por mês, produção que vai depender da quantidade de reações.

Segundo a professora Ruth, as pesquisadoras já acreditavam ser possível produzir o material em grande escala com a síntese de reação por combustão, visto que esta não necessita de equipamentos sofisticados e, dependendo do sistema cerâmico, seus precursores têm custo baixo. O problema estava nos recipientes, que precisavam ser resistentes ao calor e ter capacidade volumétrica que permitisse produzir o material em quantidades maiores que 5g.

“A partir disso começamos a pensar em um material que fosse resistente, tivesse custo baixo no mercado, conduzisse calor facilmente e que suportasse altas temperaturas e aí surgiu a ideia de usar aço inox. Procuramos fazer o recipiente no formato dos cadinhos que já eram usados no laboratório e estes foram testados nas placas aquecedoras que já tínhamos usado como fonte de aquecimento para a reação por combustão”, esclarece.

Em seguida foram projetados cadinhos em várias dimensões, para que ocorresse a reação por combustão, mas com a resistência inicialmente acoplada a eles, o que permitiu chegar a um tamanho maior do recipiente. Isso viabilizou o processo em grande escala, mas o ideal era que as resistências não fossem fixadas aos recipientes, pois isto demandaria a inserção de uma resistência para cada cadinho.

O próximo passo, então, foi manter a resistência fixa e inserir o cadinho nela, possibilitando maior flexibilidade e produção, o que deu origem ao reator cônico. O formato cônico do reator facilita a entrada de oxigênio, sendo que o fato da base ter dimensões diferentes do topo permite uma reação mais rápida.

“O importante é saber que as dimensões determinam a capacidade de reagente total que usamos e a quantidade de produto produzido. Por outro lado, é importante o controle desse ajuste para ter a reprodutibilidade das características do pó, que determinam a aplicação do produto”, acrescenta Kiminami.