PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS (PPCEM)

UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA

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32167063/7063

Área de Concentração e Linhas de Pesquisa

Doutorado

  • DESENVOLVIMENTO E PROPRIEDADES DE MATERIAIS
    • Linhas de Pesquisa:
      • ARGILAS E MATERIAIS CERAMICOS: PROCESSAMENTO E APLICAÇÕES
      • Desenvolvimento de materiais argilosos e seus usos, de forma especifica, argilas do tipo caulinita, bentoníticas, organofílicas e zeólitas. Desenvolvimento de materiais empregando argilas para cerâmica branca e cerâmica vermelha, bem como o desenvolvidos de argilas bentoníticas regionais para fluidos de perfuração.

      • MATERIAIS FUNCIONAIS E QUASICRISTALINOS
      • Obtenção e caracterização de materiais metálicos com passíveis de efeito memória de forma , com estruturas quasicristalinas e amorfos, ligas de alta entropia e compósitos (matriz metálicas e poliméricas. Esta linha de pesquisa envolve a obtenção das ligas usando diversas técnicas tais como: fundição convencional e unidirecional, fusão em fornos de indução, melt spining, técnicas de aspersão térmica e moagem de alta energia. Caracterização mecânicas e estudos dos fenômenos de transformação de fase no estado solido.

      • SENSORES DE POLÍMEROS CONDUTORES
      • Os polímeros condutores sofrem diversas alterações físicas e estruturais na presença de determinadas substâncias que afetam a sua estrutura eletrônica e fazem com que haja um sinal elétrico de resposta mensurável. Consequentemente, a utilização de polímeros orgânicos condutores como materiais ativos e transdutores em sistemas químicos e biológicos tem possibilitado o desenvolvimento de sensores para aplicações como determinação da qualidade de alimentos e bebidas como sucos, café e leite. O objetivo deste projeto é desenvolver sensores de polímeros condutores, produzidos a partir de nanofibras e filmes ultrafinos depositados sobre microeletrodos para avaliação do paladar de bebidas, controle de qualidade, estado de maturação de frutas e detecção de gases.

      • DURABILIDADE E RECICLAGEM DE MATERIAIS E RESÍDUOS
      • Aplicada do estudo de durabilidade, geralmente de materiais e estruturas de construção civil e a reciclagem de todos os tipos de materiais e resíduos.

      • MATERIAIS NÃO CONVENCIONAIS NA ENGENHARIA
      • A busca por materiais renováveis, que emitam menos gás carbônico, sejam energeticamente eficientes e gerem menos poluição e resíduos é uma obrigação da Universidade, pensando na sobrevivência da própria humanidade. Nesta linha de pesquisa busca-se desenvolver novos materiais e incentivar o uso de materiais menos impactantes ao ambiente no dia a dia da engenharia. Assim, desenvolvem-se trabalhos sobre aproveitamento de resíduos de toda sorte, materiais renováveis, como bambu, fibras vegetais, criação de aditivos para a construção a partir de plantas, e incentivos ao uso de materiais de maior eficiência energética como gesso e a terra crua para diversas aplicações na engenharia.

      • MATERIAIS CIMENTÍCIOS
      • Cimento, cal, gesso e ativação alcalina. Substituição parcial de cimento Portland (fillers, pozolana naturais e artificiais, resíduos da construção civil e de origem agro-industriais). Desenvolvimento de novos materiais cimentícios a partir de ativações alcalinas. Avaliação do uso de matrizes cimentícias tradicionais modificadas e com novas matrizes na produção de compósitos contendo fibras. Resíduos Industriais e Agroindustriais (Cerâmica Vermelha, Beneficiamento de Caulim, da construção civil, do gesso, da cinza do bagaço de cana, resíduos da produção de Biodiesel). Caracterização física e microestrutural (DRX, NIR, MEV, MEV-A, EDS-ZAF, microscopia ótica, refinamento estrutural por Rietveld), técnicas não-destrutivas por propagação de ondas e analises térmicas. Estabilidade termoquímica de sistemas cimentícios. Mecanismos de degradação química de materiais cimentícios e patologias (RAA, DEF, TSA, carbonatação, ataque por sulfatos e ácidos).

      • MATERIAIS PARA CONVERSÃO E ARMAZENAMENTO DE ENERGIA
      • Células combustíveis e células solares de TiO2 e células celulares orgânicas ocupam, são importantes para o desenvolvimento de dispositivos fotovoltaicos e fotoeletroquímicos para a conversão de energia. Ambas as células celulares podem ser facilmente preparadas a temperatura ambiente por métodos de deposição a plasma, evaporação, spin-coating, roll-to-roll e outros. Os materiais mais empregados baseiam-se em nanopartículas esféricas, nanotubos e nanorods de óxidos metálicos, como TiO2 e ZnO (dopadas ou não), nanopartículas de CdS, CdSe, PbS, nanotubos de carbono, fulerenos e, mais recentemente, o grafeno, entre outros. E materiais catódicos das famílias LSCF (La, Sr, Co, Fe), SrFeO3, SrCoO3 e seus compósitos no caso de células combustíveis.

      • MATERIAIS POLIMÉRICOS E SEUS COMPÓSITOS
      • Pesquisas enfocando a investigação cientifica do comportamento reológico de polímeros fundidos modificados (blendas, compósitos ou nano compósitos) através do uso de reômetros de torque, processos de extrusão e moldagem por compressão ou por injeção. Avaliação de propriedades mecânicas e físicas. Os projetos em desenvolvimento sobre polímeros incluem novas matrizes poliméricas, aproveitamento de rejeitos industriais, degradação de polímeros e materiais conjugados de matriz polimérica, materiais poliméricos reforçados por fibras vegetais e biomateriais poliméricos.

      • NANOCRISTAIS DE CELULOSE E NANOCOMPÓSITOS
      • As nanofibras de celulose, também conhecidas como nanocristais, nanofibrilas, microfibras ou whiskers de celulose são monocristais extraídos de fibras naturais como algodão, juta, coco, sisal e abacaxi, e alguns animais marinhos como os tunicados. Fisicamente, as nanofibras são encontradas em forma de feixes contendo regiões amorfas e cristalinas em combinação com outras substâncias como lignina, hemicelulose e proteínas. As regiões cristalinas podem ser isoladas através de tratamento com ácidos fortes como ácidos clorídrico (HCl) e sulfúrico (H2SO4) que removem (hidrólise ácida) as partes amorfas para produzir nanofibrilas com diâmetro na faixa de 4 a 20 nm e razão de aspecto (relação comprimento/diâmetro) de 1 a 1000 vezes. Como resultado do processo de isolamento, as nanofibrilas possuem grupos superficiais que podem ser modificados para aumentar sua compatibilidade com poliolefinas e outros polímeros apolares. Whiskers de celulose não só melhoram as suas propriedades mecânicas dos poliméricos como produz compósitos de baixa densidade, são provenientes de fontes renováveis, biodegradáveis de baixo custo relativo e possuem propriedades mecânicas excelentes. Os objetivos dessa pesquisa é identificar e caracterizar novas fontes de nanofibras de celulose, melhorar os processos de extração, e estudar suas propriedades de reforço em polímeros.

      • PRODUÇÃO DE MICRO E NANOFIBRAS DE POLÍMEROS
      • A produção de nanofibras de polímeros por tem recebido atenção especial devido às propriedades únicas que estas fibras possuem como conseqüência principalmente da sua área superficial elevada. Essas mantas de fibras tem aplicações potenciais que variam desde materiais médicos (tais como suportes para tecidos, liberação controlada de medicamentos e como curativos para regeneração de pele) a filtros, vestimentas de proteção contra agentes químicos e biológicos, camuflagem antirradar, sensores, dispositivos eletroeletrônicos, matrizes para imobilização de catalisadores, aplicações militares, sensores e biossensores. Atualmente, a maioria das fibras comerciais é produzida pelas técnicas de melt spinning, solution spinning, melt blowing e, menos comumente em escala comercial, electrospinning, no entanto, as três primeiras técnicas produzem apenas microfibras enquanto a última produz nanofibras, mas tem limitações quanto a sua escalabilidade, produtividade em larga escala e riscos inerentes à alta voltagem usada para produzir as fibras. Por conseguinte, há uma demanda por métodos de produção em larga escala de nanofibras de polímeros, pois a técnica mais usada, a eletrofiação, tem sérias limitações de escalabilidade. A contribuição da produção de nanofibras para o crescimento do mercado de fibras depende do desenvolvimento de novas tecnologias, em especial do desenvolvimento de processos de produção em grande escala. Nesta linha de pesquisa busca-se aperfeiçoar os métodos de produção de nanofibras e criar/entender os métodos existentes.

Mestrado

  • DESENVOLVIMENTO E PROPRIEDADES DE MATERIAIS
    • Linhas de Pesquisa:
      • ARGILAS E MATERIAIS CERAMICOS: PROCESSAMENTO E APLICAÇÕES
      • Desenvolvimento de materiais argilosos e seus usos, de forma especifica, argilas do tipo caulinita, bentoníticas, organofílicas e zeólitas. Desenvolvimento de materiais empregando argilas para cerâmica branca e cerâmica vermelha, bem como o desenvolvidos de argilas bentoníticas regionais para fluidos de perfuração.

      • MATERIAIS FUNCIONAIS E QUASICRISTALINOS
      • Obtenção e caracterização de materiais metálicos com passíveis de efeito memória de forma , com estruturas quasicristalinas e amorfos, ligas de alta entropia e compósitos (matriz metálicas e poliméricas. Esta linha de pesquisa envolve a obtenção das ligas usando diversas técnicas tais como: fundição convencional e unidirecional, fusão em fornos de indução, melt spining, técnicas de aspersão térmica e moagem de alta energia. Caracterização mecânicas e estudos dos fenômenos de transformação de fase no estado solido.

      • SENSORES DE POLÍMEROS CONDUTORES
      • Os polímeros condutores sofrem diversas alterações físicas e estruturais na presença de determinadas substâncias que afetam a sua estrutura eletrônica e fazem com que haja um sinal elétrico de resposta mensurável. Consequentemente, a utilização de polímeros orgânicos condutores como materiais ativos e transdutores em sistemas químicos e biológicos tem possibilitado o desenvolvimento de sensores para aplicações como determinação da qualidade de alimentos e bebidas como sucos, café e leite. O objetivo deste projeto é desenvolver sensores de polímeros condutores, produzidos a partir de nanofibras e filmes ultrafinos depositados sobre microeletrodos para avaliação do paladar de bebidas, controle de qualidade, estado de maturação de frutas e detecção de gases.

      • DURABILIDADE E RECICLAGEM DE MATERIAIS E RESÍDUOS
      • Aplicada do estudo de durabilidade, geralmente de materiais e estruturas de construção civil e a reciclagem de todos os tipos de materiais e resíduos.

      • MATERIAIS NÃO CONVENCIONAIS NA ENGENHARIA
      • A busca por materiais renováveis, que emitam menos gás carbônico, sejam energeticamente eficientes e gerem menos poluição e resíduos é uma obrigação da Universidade, pensando na sobrevivência da própria humanidade. Nesta linha de pesquisa busca-se desenvolver novos materiais e incentivar o uso de materiais menos impactantes ao ambiente no dia a dia da engenharia. Assim, desenvolvem-se trabalhos sobre aproveitamento de resíduos de toda sorte, materiais renováveis, como bambu, fibras vegetais, criação de aditivos para a construção a partir de plantas, e incentivos ao uso de materiais de maior eficiência energética como gesso e a terra crua para diversas aplicações na engenharia.

      • MATERIAIS CIMENTÍCIOS
      • Cimento, cal, gesso e ativação alcalina. Substituição parcial de cimento Portland (fillers, pozolana naturais e artificiais, resíduos da construção civil e de origem agro-industriais). Desenvolvimento de novos materiais cimentícios a partir de ativações alcalinas. Avaliação do uso de matrizes cimentícias tradicionais modificadas e com novas matrizes na produção de compósitos contendo fibras. Resíduos Industriais e Agroindustriais (Cerâmica Vermelha, Beneficiamento de Caulim, da construção civil, do gesso, da cinza do bagaço de cana, resíduos da produção de Biodiesel). Caracterização física e microestrutural (DRX, NIR, MEV, MEV-A, EDS-ZAF, microscopia ótica, refinamento estrutural por Rietveld), técnicas não-destrutivas por propagação de ondas e analises térmicas. Estabilidade termoquímica de sistemas cimentícios. Mecanismos de degradação química de materiais cimentícios e patologias (RAA, DEF, TSA, carbonatação, ataque por sulfatos e ácidos).

      • MATERIAIS POLIMÉRICOS E SEUS COMPÓSITOS
      • Pesquisas enfocando a investigação cientifica do comportamento reológico de polímeros fundidos modificados (blendas, compósitos ou nano compósitos) através do uso de reômetros de torque, processos de extrusão e moldagem por compressão ou por injeção. Avaliação de propriedades mecânicas e físicas. Os projetos em desenvolvimento sobre polímeros incluem novas matrizes poliméricas, aproveitamento de rejeitos industriais, degradação de polímeros e materiais conjugados de matriz polimérica, materiais poliméricos reforçados por fibras vegetais e biomateriais poliméricos.

      • MATERIAIS PARA CONVERSÃO E ARMAZENAMENTO DE ENERGIA
      • Células combustíveis e células solares de TiO2 e células celulares orgânicas ocupam, são importantes para o desenvolvimento de dispositivos fotovoltaicos e fotoeletroquímicos para a conversão de energia. Ambas as células celulares podem ser facilmente preparadas a temperatura ambiente por métodos de deposição a plasma, evaporação, spin-coating, roll-to-roll e outros. Os materiais mais empregados baseiam-se em nanopartículas esféricas, nanotubos e nanorods de óxidos metálicos, como TiO2 e ZnO (dopadas ou não), nanopartículas de CdS, CdSe, PbS, nanotubos de carbono, fulerenos e, mais recentemente, o grafeno, entre outros. E materiais catódicos das famílias LSCF (La, Sr, Co, Fe), SrFeO3, SrCoO3 e seus compósitos no caso de células combustíveis.

      • NANOCRISTAIS DE CELULOSE E NANOCOMPÓSITOS
      • As nanofibras de celulose, também conhecidas como nanocristais, nanofibrilas, microfibras ou whiskers de celulose são monocristais extraídos de fibras naturais como algodão, juta, coco, sisal e abacaxi, e alguns animais marinhos como os tunicados. Fisicamente, as nanofibras são encontradas em forma de feixes contendo regiões amorfas e cristalinas em combinação com outras substâncias como lignina, hemicelulose e proteínas. As regiões cristalinas podem ser isoladas através de tratamento com ácidos fortes como ácidos clorídrico (HCl) e sulfúrico (H2SO4) que removem (hidrólise ácida) as partes amorfas para produzir nanofibrilas com diâmetro na faixa de 4 a 20 nm e razão de aspecto (relação comprimento/diâmetro) de 1 a 1000 vezes. Como resultado do processo de isolamento, as nanofibrilas possuem grupos superficiais que podem ser modificados para aumentar sua compatibilidade com poliolefinas e outros polímeros apolares. Whiskers de celulose não só melhoram as suas propriedades mecânicas dos poliméricos como produz compósitos de baixa densidade, são provenientes de fontes renováveis, biodegradáveis de baixo custo relativo e possuem propriedades mecânicas excelentes. Os objetivos dessa pesquisa é identificar e caracterizar novas fontes de nanofibras de celulose, melhorar os processos de extração, e estudar suas propriedades de reforço em polímeros.

      • PRODUÇÃO DE MICRO E NANOFIBRAS DE POLÍMEROS
      • A produção de nanofibras de polímeros por tem recebido atenção especial devido às propriedades únicas que estas fibras possuem como conseqüência principalmente da sua área superficial elevada. Essas mantas de fibras tem aplicações potenciais que variam desde materiais médicos (tais como suportes para tecidos, liberação controlada de medicamentos e como curativos para regeneração de pele) a filtros, vestimentas de proteção contra agentes químicos e biológicos, camuflagem antirradar, sensores, dispositivos eletroeletrônicos, matrizes para imobilização de catalisadores, aplicações militares, sensores e biossensores. Atualmente, a maioria das fibras comerciais é produzida pelas técnicas de melt spinning, solution spinning, melt blowing e, menos comumente em escala comercial, electrospinning, no entanto, as três primeiras técnicas produzem apenas microfibras enquanto a última produz nanofibras, mas tem limitações quanto a sua escalabilidade, produtividade em larga escala e riscos inerentes à alta voltagem usada para produzir as fibras. Por conseguinte, há uma demanda por métodos de produção em larga escala de nanofibras de polímeros, pois a técnica mais usada, a eletrofiação, tem sérias limitações de escalabilidade. A contribuição da produção de nanofibras para o crescimento do mercado de fibras depende do desenvolvimento de novas tecnologias, em especial do desenvolvimento de processos de produção em grande escala. Nesta linha de pesquisa busca-se aperfeiçoar os métodos de produção de nanofibras e criar/entender os métodos existentes.