GRUPO DE MATERIAIS CERÂMICOS

Nossa missão

Nossa equipe tem mais de 15 anos de experiência em pesquisas interdisciplinares em variados campos como ciência e engenharia dos materiais, cristalografia, engenharia química, remediação ambiental e geologia. Estamos comprometidos a resolver os mais desafiadores problemas nestas áreas da ciência e tecnologia. Nossos laboratórios estão equipados com diversos equipamentos no estado da arte. Entre as técnicas de caracterização nos especializamos em análises por difração de raios-x, especialmente em condições não ambientais, análises térmicas (TG, DTA, DSC, dilatometria), espectroscopias UV-Vis e de massas, cromatografia gasosa e degradação de poluentes. Nós aplicamos uma combinação de abordagens e tecnologias no intuito de resolver questões mais complexas na caracterização e desenvolvimento de materiais

LABORATÓRIO DE CARATERIZAÇÃO

Análises difratométricas, térmicas e espectroscópicas

Difração de Raios-X

O equipamento D8 Advance é equipado com tubo de radiação de Cobre (Cu) e oferece diferentes configurações:

Duas Câmaras térmicas com três estágios de temperatura

Câmara MRI wide range:

  • Faixa de temperatura -180°C até 450°C

  • Faixa de temperatura 25°C até 1600°C

  • Câmara de reação Anton Paar XRK:

  • Faixa de temperatura 25°C até 900°C

  • Atmosfera controlada

Estágio ambiental com troca de amostras automático para 9 amostras

Estágio ambiental com porta amostra de capilar e tubo de prata (Ag)

DSC-TG

Equipamento STA 6000 de Perkin Elmer 

Simultaneous Thermal Analyzer (STA) mede simultaneamente perda de massa do material, isto é a perda de espécies voláteis (TG), enquanto  através da Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) ou Análise Diferencial Térmica (DTA) podemos observar transições das fases que possam ocorrer sob diferentes atmosferas (N2, O2­, ar) até 1000°C.

Dilatometria

Equipamento DIL 402C-NETZSCH

 

Determina coeficiente de expansão térmica do material, além de permitir acompanhar os processos das transformações de fases e de sinterização até 1550°C sob atmosfera de ar.

Espectrometria de massas 

Analisador de gás modelo de mesa

OMNISTAR/THERMOSTAR -GSD 320 O3

 

Analisador de gás THERMOSTAR é especialmente concebido para ser acoplado com o equipamento operando em altas temperaturas como por exemplo in situ DRX e DSC. THERMOSTAR é capaz de admitir gases de alta temperatura através do capilar de aço inox. 
 

 

LABORATÓRIO DE SÍNTESES, FOTOCATÁLISE, CROMATOGRAFIA GASOSA E ESPECTROFOTOMETRIA

Síntese em baixas temperaturas 

Autoclave da Berghof - High-pressure laboratory reactor BR-300 é utilizada para sintetizar catalisadores e fotocatalisadores nas temperaturas até 200°C.

Sistemas de fotodegradação de gases poluentes (NOx, SOx) e líquidos poluentes (fenol, corantes etc.)

Sistema de fotodegradação de gases poluentes home-made, acoplado ao cromatógrafo gasoso com detector de massas da Agilent, modelo 7890A-5975C. O sistema consiste na medição de degradação dos poluentes. 

Espetroscopia DRS

Espectroscopia de refletância difusa (DRS)

Equipamento da Perkin Elmer, modelo lambda 650, opera na faixa entre 190 - 900 nm e serve para determinação da banda proibida de semicondutores.

 

Espetroscopia UV-VIS

Espectrofotômetro UV-Vis da Agilent, modelo 8453, é utilizado para identificação de compostos por meio de bandas de absorção na faixa entre 190 nm e 1100 nm.  

PRESTAÇÃO DE SERVIÇOS 

Análises térmicas e espetroscopia 

Em prestação de serviços possui capacidade de realizar ensaios técnicos de difração de raios-x em altas temperturas com taxa de aquecimento determinada e atmosferas variadas. Além de ensaios de difração oferecemos técnicas de DSC/TG e dilatometria para acompanhar as mudanças e transições de fases de seus materiais. Nossa equipe é altamente qualificada em caraterização e assim podemos oferecer análises profundas cristalográficas de materiais cristalinos e nanométricos. Também oferecemos tecnologia de ponta de sistema GC/MC para medição de abatimento de gases poluentes tipo NOx e SOx, e líquidos poluentes (fenol, corantes etc.). Outros serviços são difração de raios-x em baixas temperturas (até -150°C), UV-VIS e DRS.

O principal diferencial da nossa equipe em prestação de serviços às empresas e aos centros de pesquisas e universidades é a qualidade e rapidez dos ensaios. Os dados dos ensaios podem ser analisados, também, por nossa equipe de forma precisa e rápida. 

HT-XRD

DRX in situ  

Acompanhamento das transições das fases em altas temperaturas e sua determinação

DSC/TG

Acompanhamento de perda de espécies voláteis e as transformações das fases

Composição das fases calculado pela análise de Rietveld (DRX) e medição das fases usando FRX

 
 

Nosso grupo 

A Collaborative & Diverse Group

Prof. Dr. Bojan Marinkovic

Dr. Anja Dosen

Pesquisadora principal

http://lattes.cnpq.br/9600613377792828

Msc. Juliana Viol

Dr. Tamires Martinhão Machado

 

Teses de doutorado 

defendidas

Margarita Habran 

Patricial Pontón

Luciana Prisco 

Doutorado em execução 

Luciano Monteiro Rodrigues

Mayara Guilherme Marzano

Disertações de mestrado 

defendidos 

Juliana Bento Viol

Juliana Marques Resende

Alexandre Roberto Soares

Luciana Prates Prisco

Marco Antonio de Abreu

Mayara Guilherme Marzano

Kátia Mendes Yamada

Edson de Jesus Filho

Mestrado em execução 

Isabella Loureiro Muller Costa

Alison Tatiana Madrid Sani

Lucas Araujo Lima Almeida

Suellen Perina

Freddy Rojas

Iniciação científica

Gabriella Faro 

Leonardo Ewbank

 

PROJETOS RECENTES 

Densification of Ceramic Thermomiotic Materials with Improved Thermal Stress Properties

ARL: 2017-current 

It is common knowledge that most solids change their dimensions when the temperature changes. Usually, the dimensions increase with increasing temperature, and this is referred to as positive thermal expansion (PTE). This thermally induced change in dimension of a material, in a confined environment, can lead to significant mechanical stress. If the stress exceeds the strength of the material, the material will shatter owing to the propagation of microcracks, quite possibly with disastrous consequences. On the other hand, very few materials shrink with increasing temperature, giving rise to negative thermal expansion (NTE), while in some even more rare cases dimension does not change at all, causing an uncommon phenomenon denominated zero thermal expansion (ZTE). The excitement about thermomiotic materials (negative thermal expansion materials) is that, in principle, they could compensate for PTE, presenting materials that would not experience thermal stress fracture. The ZrW2O8 phase, a member of AM2O8 ceramic family, was the first ceramic phase exhibiting large negative thermal expansion (i.e., thermomiotic behavior) over a very wide temperature range, and this discovery was followed by recognition of similarly unusual thermal expansion (negative, near-zero or low-positive) in a few structurally related ceramic families awakened interest in these materials due to their exotic nature and potential applications. The physics and crystallography underlying this thermal feature have been widely studied since 1996.. 

Investigação de catalisadores de refino e suas transformações térmicas por Difração de Raios-X in situ

Petrobras: 2017- current

A técnica de DRX in situ permite estudo de processos químicos em diferentes temperaturas e atmosferas, p. ex.: vapor d'agua, apresentando também a possibilidade de se acompanhar composição química de gases liberados depois da reação, por meio de um espetrômetro de massas. Aquisição de dados de catalisadores, seus ingredientes ou precursores submetidos a temperaturas elevadas e atmosferas controladas, permite acompanhamento da cinética de transformação de fases sob condições que representem ou simulem a fabricação e/ou o emprego industrial do catalisador. Portanto, no escopo deste Termo de Cooperação serão elucidados processos importantes na indústria tais como os processos de abatimento de gases do tipo SOx com as modificações estruturais dos aditivos utilizados para este propósito no processo de FCC, bem como associar o nível de conversão de gás natural (metano) e seus produtos às transformações cristalinas do respectivo catalisador. Além disso, será estudada a evolução da estrutura cristalina em zeólitas tipo Y e BETA durante tratamentos pós-síntese que promovam o aumento de sua mesoporosidade, bem como serão obtidos conhecimentos acerca da estabilidade térmica e hidrotérmica destes materiais, sendo também investigados os mecanismos de desativação e regeneração de catalisadores de reforma à base de níquel em alta temperatura sob atmosferas variadas.

Development of ceramic bulk materials and coatings with near zero thermal expansion and polymer nanocomposites with controllable thermal expansion

ARL: 2015-2016

This project seeks a comprehensive understanding of the relationship between microstructure (e.g.: mean grain size and porosity) and thermal (coefficient of thermal expansion and thermal conductivity) and mechanical (Young modulus, modulus of rupture, Weibull modulus) properties of ceramic bulks of low positive Al2W3O12 (CTE = 1.75 x 10-6 K-1) and near zero ZrMgMo3¬O12 (CTE = 1.00 x 10-7 K-1) phases. As a consequence, thermal shock resistance potential of this new class of thermomiotics and related phases will be evaluated for the first time. Also coatings of near zero ZrMgMo3¬O12 above metal substrates will be developed and their wear properties evaluated. This project also searches to correlate all steps of Al2W3O12 nanopowder preparation, including drying, chemical surface treatment, functionalization of matrix and pre-processing and processing parameters of melt-compounding in order to develop thermoplastic polymer with considerable reduced CTE without increase of weight and decrease of transparency.

Aplicação de Difração de Raios-X para caracterização in situ de catalisadores industriais e seu desenvolvimento

Petrobras: 2014-2017

O objetivo deste projeto de P&D é aplicar Difratômetro de Raios-X com tecnologia de ponta, adquirido em investimento recente de infraestrutura neste programa, na investigação de materiais cristalinos visando ao desenvolvimento de catalisadores mais ativos e resistentes para a Indústria de Refino e Petroquímica com enfoque no processo de FCC para aumento da produção de derivados combustíveis. Objetivos específicos: (i) Estudar as transformações de estrutura cristalina em catalisadores e aditivos de FCC quando submetidos a condições de desativação hidrotérmica na presença de metais contaminantes; (ii) Investigar a evolução da estrutura cristalina em zeólitas durante sua síntese e quando submetidas a condições de desativação hidrotérmica; (iii) Estudar a transformação térmica e hidrotérmica de aluminas e seus precursores cristalinos com foco no aumento da resistência a níquel em catalisadores de FCC e aumento de atividade em catalisadores para polietileno.

 

PUBLICAÇÕES RECENTES

DINIC, IVANA Z. ; MANCIC, LIDIJA T. ; RABANAL, MARIA EUGENIA ; YAMAMOTO, KAZUHIRO ; OHARA, SATOSHI ; TAMURA, SAYAKA ; KOJI, TOMITA ; COSTA, ANTONIO M.L.M. ; MARINKOVIC, BOJAN A. ; MILOSEVIC, OLIVERA B. . Compositional and structural dependence of up-converting rare earth fluorides obtained through EDTA assisted hydro/solvothermal synthesis. Advanced Powder Technology (Print), v. 28, p. 73-82, 2017.

 

PÓNTON, PATRICIA I. ; PRISCO, LUCIANA P. ; DOSEN, ANJA ; FARO, GABRIELLA S. ; DE ABREU, MARCO A.S. ;MARINKOVIC, BOJAN A. Co-precipitation synthesis of Y2W3O12 submicronic powder. Ceramics International, v. 43, p. 4222-4228, 2017.

DOSEN, ANJA ; PÓNTON, PATRICIA I ;MARINKOVIC, BOJAN A. Thermally induced phase transformations of lepidocrocite-like ferrititanate nanosheets synthesized from a low cost precursor by hydrothermal method. Materials Chemistry and Physics, v. 197, p. 138-144, 2017.

MENDONÇA, R. ;PARAGUASSU, W.; MENDES FILHO, J. ; MARINKOVIC, B. A. ; SOUZA FILHO, A. G. ; MACZKA, M. ; FREIRE, P. T. C. . Pressure-induced structural transformations in In2-xYx(MoO4)3 systems. Journal of Raman Spectroscopy, v. 47, p. 350-356, 2016.

JARDIM, P.M. ; GARCIA, E.S. ; MARINKOVIC, BOJAN A . Young-s modulus, hardness and thermal expansion of sintered Al2W3O12 with different porosity fractions. Ceramics International, v. 42, p. 5211-5217, 2016.

Citações:1|2

PRISCO, LUCIANA P. ; PÓNTON, PATRICIA I. ; GUAMÁN, MARCO V. ; AVILLEZ, ROBERTO R. ; ROMAO, CARL P. ; JOHNSON, MICHEL B. ; WHITE, MARY ANNE; MARINKOVIC, BOJAN A . Assessment of the Thermal Shock Resistance Figures of Merit of Al W O , a Low Thermal Expansion Ceramic. Journal of the American Ceramic Society, v. 99, p. 1742-1748, 2016.

Citações:2|2

 

MANCIC, LIDIJA; PÓNTON, PATRICIA I ; LETICHEVSKY, SONIA ; COSTA, ANTONIO M. ; MARINKOVIC, BOJAN A ; RIZZO, FERNANDO C. . Application of silane grafted titanate nanotubes in reinforcing of polyamide 11 composites. Composites. Part B, Engineering, v. 93, p. 153-162, 2016.

Citações:3|3

DE SÁ, DRUVAL S. ; MARINKOVIC, BOJAN A. ; ROMANI, ERIC C. ; DEL ROSSO, TOMMASO ; DE SOUZA, RODRIGO O. M. A. ; MASSI, ALESSANDRO ; PANDOLI, OMAR. Prototyping of meso- and microfluidic devices with embedded TiO photocatalyst for photodegradation of an organic dye. J Flow Chem, v. 6, p. 101-109, 2016.

PRISCO, LUCIANA P. ;PÓNTON, PATRICIA I.; PARAGUASSU, WALDECI ; ROMAO, CARL P. ; WHITE, MARY ANNE ; MARINKOVIC, BOJAN A . Near-zero thermal expansion and phase transition in In0.5(ZrMg)0.75Mo3O12. Journal of Materials Research, v. 31, p. 3240-3248, 2016.

ROMAO, CARL P. ; MARINKOVIC, BOJAN A. ; WERNER-ZWANZIGER, ULRIKE ; WHITE, MARY ANNE . Thermal Expansion Reduction in Alumina-Toughened Zirconia by Incorporation of Zirconium Tungstate and Aluminum Tungstate. Journal of the American Ceramic Society, v. 98, p. 2858-2865, 2015.

COLABORAÇÃO NACIONAL E INTERNACIONAL

 

Petróleo Brasileiro S.A.

Dalhousie Universidade, Canadá

Universidade de Belgrado, Sérvia 

United States Army Research Laboratory 

Escuela Politécnica Nacional, Ecuador

 

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