Notícia
Mariana Pezzo
- Publicado em
20-09-2021
10:00
Trabalho da UFSCar com material vitrocerâmico é capa de revista
Artigo com participação de pesquisadores vinculados ao Laboratório de Materiais Vítreos (LaMaV) da UFSCar e ao Centro de Pesquisa, Tecnologia e Educação em Materiais Vítreos (CeRTEV) foi publicado com destaque no periódico The Journal of Chemical Physics, como capa de edição publicada no mês de agosto e, também, figurando como publicação de especial relevância escolhida pelo editor (Editor?s Pick). O trabalho é um passo importante na compreensão de materiais com estruturas do tipo Nasicon, cuja alta condutividade iônica faz com que sejam especialmente promissores para uso em eletrólitos sólidos em baterias de íons de lítio, dentre outras aplicações.
Nasicon é um acrônimo do Inglês para super (s) condutor (con) iônico (i) a base de sódio (Na). A estrutura desses materiais, caracterizada por uma rede composta por octaedros e tetraedros, pode ser descrita como pouco compacta, ou seja, com grandes interstícios entre as unidades estruturais. Assim, podemos falar em algo como canais através dos quais os íons se movimentam, resultando em elevada condutividade iônica. A partir da síntese do material por uma rota vitrocerâmica - ou seja, cristalização controlada de um vidro precursor - e do uso de técnicas de caracterização muito avançadas (ressonância magnética nuclear, difração de raios X e difração de nêutrons, dentre outras), o principal diferencial do artigo foi a possibilidade de acompanhar as alterações na estrutura do material durante o processo de cristalização.
"As diferenças na estrutura do material enquanto vidro e depois da cristalização são flagrantes. No entanto, durante o processo de cristalização, as alterações são sutis, não facilmente detectáveis, e este é o principal diferencial do nosso trabalho", situa Ana Cândida Martins Rodrigues, docente do Departamento de Engenharia de Materiais da UFSCar e coordenadora de Educação e Difusão do CeRTEV, uma das autoras do artigo. Também integram o grupo de autores Jairo Felipe Ortiz Mosquera e Adriana Marcela Nieto Munoz, ambos mestres e doutores pelo Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais (PPGCEM) da UFSCar, sob a orientação de Rodrigues.
Dentre os resultados encontrados, destaca-se, como explica Rodrigues, o vínculo estabelecido entre a evolução da estrutura e a quantidade de oxigênios não ponteantes (um tipo específico de ligação química do oxigênio), que pode interferir na condutividade iônica. Além disso, os autores também propuseram um modelo para descrição do processo de nucleação homogênea dos cristais, em que unidades superestruturais funcionam como precursores para a nucleação. Além de avanços significativos no conhecimento científico fundamental sobre esses materiais, a contribuição do trabalho também diz respeito a possibilidades futuras de controle do processo de cristalização para a obtenção das propriedades desejadas em eletrólitos de estado sólido, por exemplo.
Além dos pesquisadores da UFSCar, o grupo de autores do CeRTEV inclui Hellmut Eckert, pesquisador do Instituto de Física de São Carlos (IFSC) da Universidade de São Paulo (USP) e Vice-Coordenador do CeRTEV, e Igor d?Anciães Almeida Silva, pesquisador de pós-doutorado no IFSC. Os parceiros internacionais vêm da Universidade de Bath, no Reino Unido; do Instituto Fraunhofer para Tecnologias e Sistemas Cerâmicos e da Universidade Münster, ambos na Alemanha; e do Laboratório Nacional Argonne, nos Estados Unidos.
A equipe da UFSCar atuou principalmente na etapa inicial do estudo, planejando e executando o tratamento térmico que permitiu a obtenção das amostras do material com as características necessárias para o sucesso da aplicação, posteriormente, das técnicas de caracterização. "Nossa contribuição vem justamente de décadas de estudos e produção de conhecimento em vidros, vitrocerâmicas e cristalização no LaMaV e no CeRTEV", compartilha Rodrigues.
O CeRTEV é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (Cepid) apoiados pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp). As pesquisas que resultaram no artigo tiveram também apoio financeiro, no lado brasileiro, do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes).
Nasicon é um acrônimo do Inglês para super (s) condutor (con) iônico (i) a base de sódio (Na). A estrutura desses materiais, caracterizada por uma rede composta por octaedros e tetraedros, pode ser descrita como pouco compacta, ou seja, com grandes interstícios entre as unidades estruturais. Assim, podemos falar em algo como canais através dos quais os íons se movimentam, resultando em elevada condutividade iônica. A partir da síntese do material por uma rota vitrocerâmica - ou seja, cristalização controlada de um vidro precursor - e do uso de técnicas de caracterização muito avançadas (ressonância magnética nuclear, difração de raios X e difração de nêutrons, dentre outras), o principal diferencial do artigo foi a possibilidade de acompanhar as alterações na estrutura do material durante o processo de cristalização.
"As diferenças na estrutura do material enquanto vidro e depois da cristalização são flagrantes. No entanto, durante o processo de cristalização, as alterações são sutis, não facilmente detectáveis, e este é o principal diferencial do nosso trabalho", situa Ana Cândida Martins Rodrigues, docente do Departamento de Engenharia de Materiais da UFSCar e coordenadora de Educação e Difusão do CeRTEV, uma das autoras do artigo. Também integram o grupo de autores Jairo Felipe Ortiz Mosquera e Adriana Marcela Nieto Munoz, ambos mestres e doutores pelo Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais (PPGCEM) da UFSCar, sob a orientação de Rodrigues.
Dentre os resultados encontrados, destaca-se, como explica Rodrigues, o vínculo estabelecido entre a evolução da estrutura e a quantidade de oxigênios não ponteantes (um tipo específico de ligação química do oxigênio), que pode interferir na condutividade iônica. Além disso, os autores também propuseram um modelo para descrição do processo de nucleação homogênea dos cristais, em que unidades superestruturais funcionam como precursores para a nucleação. Além de avanços significativos no conhecimento científico fundamental sobre esses materiais, a contribuição do trabalho também diz respeito a possibilidades futuras de controle do processo de cristalização para a obtenção das propriedades desejadas em eletrólitos de estado sólido, por exemplo.
Além dos pesquisadores da UFSCar, o grupo de autores do CeRTEV inclui Hellmut Eckert, pesquisador do Instituto de Física de São Carlos (IFSC) da Universidade de São Paulo (USP) e Vice-Coordenador do CeRTEV, e Igor d?Anciães Almeida Silva, pesquisador de pós-doutorado no IFSC. Os parceiros internacionais vêm da Universidade de Bath, no Reino Unido; do Instituto Fraunhofer para Tecnologias e Sistemas Cerâmicos e da Universidade Münster, ambos na Alemanha; e do Laboratório Nacional Argonne, nos Estados Unidos.
A equipe da UFSCar atuou principalmente na etapa inicial do estudo, planejando e executando o tratamento térmico que permitiu a obtenção das amostras do material com as características necessárias para o sucesso da aplicação, posteriormente, das técnicas de caracterização. "Nossa contribuição vem justamente de décadas de estudos e produção de conhecimento em vidros, vitrocerâmicas e cristalização no LaMaV e no CeRTEV", compartilha Rodrigues.
O CeRTEV é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (Cepid) apoiados pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp). As pesquisas que resultaram no artigo tiveram também apoio financeiro, no lado brasileiro, do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes).