A doutoranda em física aplicada do Grupo de Crescimento de Cristais e de Materiais Cerâmicos do Instituto de Física de São Carlos (CCMC/IFSC/USP), Lílian Menezes de Jesus, recebeu o prêmio de melhor pôster apresentado durante sua participação no Electric Field Assisted Sintering and Related Phenomena Far From Equilibrium, congresso que aconteceu entre os dias 6 e 11 de março deste ano, na cidade de Tomar, Portugal, tendo reunido especialistas que trabalham com processamento de materiais cerâmicos utilizando campo elétrico a partir de técnicas conhecidas como spark plasma sintering, microwaves sintering e flash sintering. No total, foram três pôsteres premiados.
Intitulado One step synthesis and sintering of materials promoted by electric fields, o pôster de Lílian corresponde à análise de sinterização do material titanato de cálcio e cobre via flash sintering. A sinterização (confira um vídeo desse processo AQUI), segundo Lílian, é uma etapa do processamento cerâmico em que pós são compactados e submetidos a um tratamento térmico para otimização de suas propriedades físicas e mecânicas. Na sinterização convencional, o pó compactado é colocado em um forno e aquecido a elevadas temperaturas, consumindo grande quantidade de energia. Já a técnica de flash sintering, estudada pela doutoranda sob orientação do Prof. Dr. Jean-Claude M’Peko (IFSC/USP), consiste na aplicação de um campo elétrico durante o processamento cerâmico, permitindo que a corrente elétrica flua através da amostra. Flash sintering é um fenômeno recente que permite a sinterização de um material em apenas alguns segundos (daí o nome “flash”) com o auxílio de um campo elétrico, significando uma economia no consumo de energia, já que os métodos tradicionais levam horas para concluir esse tipo de processo.
Embora a técnica em questão seja eficiente para a sinterização de pós, ela ainda não é totalmente compreendida. O primeiro artigo que a descreve foi publicado em 2010, pelo Prof. Dr. Rishi Raj, que inclusive orientou Lílian durante o desenvolvimento de um doutorado sanduíche na Universidade do Colorado, em Boulder (Estados Unidos), entre junho e novembro de 2014. “Não sabemos, por exemplo, o motivo pelo qual esse fenômeno sinteriza um material tão rapidamente. Existem trabalhos, inclusive da autoria do professor Rishi, que apontam que a temperatura atingida pela amostra não seria suficiente para explicar a rapidez desse processo”, diz a doutoranda, complementando que o mecanismo físico da origem desse fenômeno também é desconhecido.
No trabalho descrito nesse pôster, a pesquisadora mostrou que é possível sinterizar um pó amorfo (cujos íons são desorganizados) com o auxílio de um campo elétrico para obter um material cerâmico de qualidade. O diferencial dessa pesquisa, de acordo com Lílian, está no uso desse tipo de pó, uma vez que, geralmente, os materiais cerâmicos são obtidos através da sinterização de pós cristalinos (cujos íons são ordenados a longa distância). Normalmente, para tornar o pó amorfo um material cerâmico, é necessário submetê-lo a um prévio tratamento térmico para deixá-lo cristalino, compactá-lo e sinterizá-lo. “No meu caso, apenas processei a amostra com o auxílio de um campo elétrico, detectando a cristalização e a síntese da fase final e obtendo a cerâmica sinterizada e densa, o que dependeu do campo elétrico utilizado. Desse modo, o tempo e a temperatura de processamento foram radicalmente reduzidos, implicando em baixo custo no processamento, uma vez que as taxas de síntese e sinterização podem ser aceleradas sob efeito do campo elétrico”, explica Lílian.
Muitos especialistas acreditavam que o “flash” (aumento não linear da condutividade da amostra) estava relacionado com a sinterização. Em seu estudo, a pesquisadora do IFSC comprovou que o fenômeno também pode acontecer quando não há sinterização, já que observou o “flash” durante a síntese do material. “Notei que o fenômeno não estava diretamente relacionado com a sinterização do titanato de cálcio e cobre, mas que poderia acontecer em outras situações, como por exemplo, na síntese do material”, diz Lílian, destacando que, em razão da alta constante elétrica do material, o titanato de cálcio e cobre tem potencial aplicação na miniaturização de dispositivos eletrônicos.
Partes do estudo de Lílian, que por sua vez pretende continuar investigando o fenômeno flash sintering, foram desenvolvidas em parceria com Rishi Raj e o Prof. Dr. Ronaldo Santos da Silva, que a orientou durante seu mestrado realizado entre 2010 e 2012 na área de física, na Universidade Federal de Sergipe (UFS), instituição na qual Lílian se licenciou em física no ano de 2010.
Assessoria de Comunicação – IFSC/USP
