Pesquisa e desenvolvimento de ferramentas de alto desempenho à base de grafeno (pesquisa e desenvolvimento do nanocompósito (PPA + grafeno/óxido de grafeno/óxido de grafeno reduzido) carbonUP)

Resumo

O mercado global de ligas de alto desempenho foi estimado em US $ 7.85 bilhões em 2016. Ligas não ferrosas já respondem por mais da metade desse mercado e se projeta um crescimento CAGR de 4% em termos de volume. Ligas metálicas têm sido utilizadas pela indústria para uma grande variedade de aplicações, inclusive na produção de ferramentas industriais. Ligas de cobre-berílio estão entre as mais usadas e são reconhecidas por apresentar alta dureza, possuírem propriedades antiestáticas, antifaiscantes e não serem ferromagnéticas. Na contramão, o Berílio, um dos elementos utilizados nessas ligas, é considerado um dos mais tóxicos da tabela periódica; é responsável por doenças como beriliose ou granulomatose pulmonar crônica; está listado como carcinogênico da classe A EPA; tem produção restrita (EUA, Rússia e China); e não é considerado ambientalmente seguro. Trata-se, portanto, de um importante desafio ocupacional, de saúde pública e segurança pessoal e ambiental. Por outro lado, o desenvolvimento de polímeros de alto desempenho tem possibilitado a substituição dessas ligas metálicas, graças a sua grande versatilidade em termos de processabilidade, eliminação de etapas de usinagem, design, baixo peso, custo, entre outros. Não somente boa resistência mecânica é requerida destes polímeros, mas também propriedades adicionais como antiestáticas e antifaiscantes, resistência ao desgaste, dissipação e condução térmica e/ou elétrica e diminuição do peso. Essas propriedades podem ser amplificadas e potencializadas pelo uso do grafeno e seus derivados. Assim, a pesquisa e desenvolvimento de nanocompósitos poliméricos oferece a oportunidade de disponibilizar materiais e insumos de alto desempenho para aplicação em várias áreas do setor industrial, como ferramentas especiais de alta performance (industriais), peças automotivas, materiais eletroeletrônicos, aplicações na indústria aeroespacial, petróleo e gás, entre muitos outros. A utilização do grafeno e óxido de grafeno apresentam grande potencial para o melhoramento desses polímeros de alta performance. Desta forma, a CarbonUP propõe pesquisar e desenvolver um novo NanoCompósito Polimérico, a partir do polímero poliftalamida (PPA) com o Grafeno (G) e Óxido de Grafeno (GO), para aplicar inicialmente na produção de ferramentas industriais de alto desempenho, com propriedades antifaiscantes e antiestáticas, apropriando as qualidades disruptivas do grafeno, proporcionando maior segurança física e ocupacional, seguridade ambiental e disponibilizando ao mercado produtos de alta performance através de tecnologia de fronteira, com viabilidade técnica, econômica e comercial. O sucesso na execução do projeto, permitirá desenvolver novos produtos para diversos outros segmentos industriais e comerciais, ampliando o mercado potencial da tecnologia. Para alcançar os resultados esperados, o PPA, grafeno e óxido de grafeno serão adquiridos e caracterizados. Em seguida, serão produzidas formulações com percentuais diferentes de G e GO e avaliados quanto suas propriedades antifaísca e antiestética. As formulações com os aspectos funcionais iguais ou superiores às ligas metálicas de cobre-berílio serão então caracterizadas em relação a resistência a tração e impacto, densidade, condutividade térmica e elétrica. (AU)