Nanomateriais cerâmicos e híbridos preparados pelo processo sol-gel

Resumo

Este projeto de pesquisa temático envolve uma equipe de cinco pesquisadores principais e dois jovens doutores com seus alunos de pós-graduação e de iniciação científica, além de pesquisadores de pós doutoramento. O projeto tem como objetivo principal manter e aprofundar os estudos que estamos desenvolvendo há mais de cinco anos sobre a preparação de nanomateriais cerâmicos ou híbridos a partir do processo sol-gel. A temática central do projeto envolve o estudo de camadas delgadas com diferentes funções, ou seja, espumas e membranas para ultra-filtração, revestimentos anti-corrosivos, materiais eletrocrômicos, guias de onda, filmes transparentes e condutores iônicos ou eletrônicos com aplicação em dispositivos ópticos, eletro-ópticos e fotoeletroquímicos, preparados a partir de processos químicos ou físico-químicos. Todos estes sistemas apresentam como aspecto comum as características nanométricas das fases ou domínios presentes, responsáveis pelas propriedades específicas às aplicações postuladas. No caso de nanocompósitos cerâmica-polímero propomos preparar compostos moleculares híbridos síloxano-polímero orgânico (polietilenoglicol, PEG, e polipropilenoglicol, PPG) ligados covalentemente e avaliar o efeito das condições de preparação nas características nanoestruturais e nas propriedades de condução iônica, termo mecânicas e ópticas desses materiais. Visamos com isto desenvolver novos híbridos condutores iônicos sólidos transparentes ou fotoluminescentes baseados nos sistemas silica-polietilenoglicol e silica-polipropilenoglicol com polímeros de diferentes pesos moleculares e diferentes teores de eletrólito ou dopados com terras raras, respectivamente. O efeito destes parâmetros nas propriedades termo mecânicas, nanoestruturais, de condutividade iônica e de fotoluminescência será estudado, visando o estabelecimento de correlações entre as condições de preparação, a estrutura e as propriedades. Deve-se dar prosseguimento ao estudo de camadas delgadas a base de óxidos cerâmicos (SnO2, ZnO e ZrO2) visando o estabelecimento de rotas que permitam a preparação de filmes densos e herméticos. Nós mostramos que os filmes preparados por dip-coating melhoram significativamente a resistência ao ataque hidrolítico de vidros de óxidos e de fluo retos de metais pesados. Entretanto, o desempenho desses materiais, bem como das propriedades de condutividade elétrica dos eletrodos transparentes a base de SnO2 e ZnO, pode ser melhorada pela diminuição da permeabilidade (porosidade). Nesta etapa será estudada a possibilidade de aumentar a densidade dos filmes preparados por dip-coating a partir do controle das condições de síntese do processo sol-gel. Além disto, deve-se preparar pelo processo sol-gel filmes eletrocrômicos de óxido de níquel. Ao final deste estudo pretendemos estar aptos a montar um dispositivo eletrocrômico do tipo "rocking-chair" empregando os eletrodos, eletrólitos e filmes eletrocrômicos preparados pelo processo sol gelo Deve-se igualmente desenvolver dispositivos planares foto e eletro-luminescentes e guias de ondas. No caso de materiais porosos de elevada área de superfície, propomos dar continuidade ao estudos das membranas cerâmicas a base de SnO2. Deve-se dar início a um projeto relacionado à separação por filtração e à preparação de filmes isolantes térmicos, onde propomos estudar as condições de preparação de espumas cerâmicas a base de ZrO2, a partir do processo sol-gel. (AU)