{"id":710,"date":"2011-12-20T11:00:55","date_gmt":"2011-12-20T11:00:55","guid":{"rendered":"https:\/\/www.cnpem.staging.wpengine.com\/?p=710"},"modified":"2026-03-03T10:13:27","modified_gmt":"2026-03-03T13:13:27","slug":"em-busca-de-novos-diamantes","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/cnpem.br\/en\/em-busca-de-novos-diamantes\/","title":{"rendered":"Em busca de novos diamantes"},"content":{"rendered":"

Ag\u00eancia FAPESP, em 20\/12\/2011<\/em><\/p>\n

Por Jana\u00edna Sim\u00f5es<\/strong><\/p>\n

Melhor amigo das mulheres \u2013 como imortalizado na c\u00e9lebre can\u00e7\u00e3o de Marilyn Monroe em Os homens preferem as loiras \u2013, os diamantes s\u00e3o formados em camadas profundas do planeta, em ambientes de alta press\u00e3o e temperatura elevada.<\/p>\n

Mas para uso industrial os mais acess\u00edveis diamantes artificiais s\u00e3o os escolhidos. Desenvolvidos a partir de pesquisas em laborat\u00f3rio, eles t\u00eam muitas aplica\u00e7\u00f5es, de ferramentas de corte a perfura\u00e7\u00e3o de rochas para extra\u00e7\u00e3o de petr\u00f3leo no pr\u00e9-sal.<\/p>\n

Investigar potenciais de aplica\u00e7\u00e3o e avan\u00e7ar no conhecimento b\u00e1sico sobre diamantes produzidos artificialmente \u2013 al\u00e9m de outro derivado de carbono, os nanotubos \u2013 s\u00e3o os objetivos principais do Projeto Tem\u00e1tico \u201cNovos materiais, estudos e aplica\u00e7\u00f5es inovadoras em diamante-CVD, diamond-like-carbon (DLC) e carbono nanoestruturado obtidos por deposi\u00e7\u00e3o qu\u00edmica a partir da fase vapor\u201d, apoiado pela FAPESP.<\/p>\n

Coordenado por Evaldo Jos\u00e9 Corat, pesquisador do Laborat\u00f3rio Associado de Sensores e Materiais do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe), o projeto envolve tr\u00eas \u00e1reas diferentes, mas com um ponto em comum: s\u00e3o materiais de carbono produzidos por meio de t\u00e9cnicas de deposi\u00e7\u00e3o qu\u00edmica a partir da fase de vapor.<\/p>\n

Trata-se de um processo conhecido internacionalmente pela sigla CVD, de Chemical Vapor Deposition. O processo envolve a ativa\u00e7\u00e3o de um g\u00e1s, o que pode ser feito ao se alterar a temperatura, fazer um plasma ou, no caso de diamante, pelo uso de filamento aquecido.<\/p>\n

A partir de rea\u00e7\u00e3o desse g\u00e1s reativo \u00e9 feita a deposi\u00e7\u00e3o de materiais sobre superf\u00edcies, processo conhecido como \u201ccrescimento\u201d e usado para produzir o diamante CVD (sigla que o distingue do diamante usado para as j\u00f3ias), o DLC (diamond-like carbon) e os nanotubos de carbono.<\/p>\n

O CVD \u00e9 conhecido dos pesquisadores desde os anos 1950. No caso dos estudos do Inpe, ele \u00e9 crescido a partir de uma mistura de gases que cont\u00e9m uma pequena concentra\u00e7\u00e3o de metano. A mistura \u00e9 colocada em reatores de filamento quente \u2013 o equipamento usado para a pesquisa usa filamentos de tungst\u00eanio \u2013, com temperaturas acima de 2.300 \u00baC. A partir da ativa\u00e7\u00e3o desse g\u00e1s, \u00e9 feito o dep\u00f3sito desse diamante em um substrato, formando o filme de diamante.<\/p>\n

Apesar de a descri\u00e7\u00e3o ser simples, produzir diamante em laborat\u00f3rio requer tempo. \u201cA taxa de crescimento \u00e9 de 2 a 4 m\u00edcrons por hora. Podemos crescer diamantes bem finos at\u00e9 relativamente espessos\u201d, disse Corat.<\/p>\n

Em um projeto desenvolvido anteriormente, envolvendo o uso de diamante CVD em brocas de perfura\u00e7\u00e3o de solo, os pesquisadores cresceram diamantes com 2 mil\u00edmetros de di\u00e2metro, em processo que levou mais de um m\u00eas.<\/p>\n

O diamante \u00e9 conhecido por ser o material mais duro existente na natureza e os exemplares produzidos em laborat\u00f3rios mant\u00eam essa caracter\u00edstica. Tamb\u00e9m s\u00e3o excelentes condutores t\u00e9rmicos e transparentes na faixa do espectro que vai do raio X at\u00e9 o infravermelho long\u00ednquo.<\/p>\n

Essas caracter\u00edsticas podem ser exploradas na prote\u00e7\u00e3o de superf\u00edcies de equipamentos espaciais, em dispositivos microeletr\u00f4nicos, em ferramentas de corte, como camada antiatrito em motores automotivos e aeron\u00e1uticos, para prote\u00e7\u00e3o de superf\u00edcies para ambientes agressivos e no processamento de vidros e materiais cer\u00e2micos.<\/p>\n

O diamante CVD tamb\u00e9m pode ser usado nas \u00e1reas m\u00e9dico-odontol\u00f3gica, como material para brocas rotativas usadas por dentistas, ou em aparelhos de ultrassom, em dispositivos para implantes e como eletrodos para sistemas de tratamento de efluentes e de \u00e1gua.<\/p>\n

Corat e os pesquisadores a ele associados enfrentam o desafio de ampliar o crescimento de tubos de diamante CVD sobre fios finos de tungst\u00eanio. \u201cEstamos fazendo o escalonamento da produ\u00e7\u00e3o para obter volumes relativamente grandes. Queremos obter ferramentas abrasivas, incluindo brocas de alta durabilidade para perfura\u00e7\u00e3o de rochas, com perspectivas de aplica\u00e7\u00e3o na perfura\u00e7\u00e3o de po\u00e7os de petr\u00f3leo. O desafio \u00e9 tornar a produ\u00e7\u00e3o economicamente vi\u00e1vel\u201d, explicou.<\/p>\n

O desenvolvimento de interfaces para deposi\u00e7\u00e3o de diamante CVD sobre a\u00e7os e materiais de ferramenta \u00e9 outro importante objetivo do projeto. Os estudos identificaram que a interface de carboneto de van\u00e1dio e de boretos de ferro, obtidos por processo de termodifus\u00e3o (difus\u00e3o produzida por calor), tem capacidade de promover o crescimento de diamante de alta qualidade. Outra aplica\u00e7\u00e3o em estudo \u00e9 a do diamante como eletrodo para eletroqu\u00edmica, a ser usado, por exemplo, em tratamento de \u00e1gua.<\/p>\n

O grupo coordenado por Corat tamb\u00e9m est\u00e1 pesquisando o processo de crescimento do nanodiamante, com potencial uso em um novo conceito de c\u00e9lulas solares que convertem calor diretamente em eletricidade e promete energia solar a custos menores que com as c\u00e9lulas de sil\u00edcio. Essa \u00e9 uma linha de pesquisa b\u00e1sica do grupo coordenado pelo Inpe, que envolve o estudo de c\u00e1lculos do processo e a identifica\u00e7\u00e3o do material, procurando entender como e por que o nanodiamante cresce.<\/p>\n

Nanotubos<\/strong><\/p>\n

No Projeto Tem\u00e1tico, os pesquisadores estudam o crescimento de nanotubos de carbono de forma alinhada sobre a superf\u00edcie \u2013 geralmente, os nanotubos s\u00e3o apresentados na forma de p\u00f3. A principal aplica\u00e7\u00e3o foi em comp\u00f3sitos estruturais, ou seja, fazer o dep\u00f3sito de nanotubos alinhados sobre fibra de carbono.<\/p>\n

\u201cEstamos fazendo os estudos para o escalonamento desse processo, ainda na escala do laborat\u00f3rio e para uso pr\u00f3prio\u201d, explicou Corat. Os pesquisadores querem fazer o processo de forma mais r\u00e1pida e \u00e1gil, obtendo amostras maiores de comp\u00f3sito para avan\u00e7ar suas pesquisas.<\/p>\n

Outra \u00e1rea de trabalho \u00e9 o desenvolvimento de t\u00e9cnicas para dar caracter\u00edsticas de hidrofobicidade (capacidade de uma superf\u00edcie repelir a \u00e1gua) e hidrofilicidade (afinidade de uma superf\u00edcie com a \u00e1gua) a superf\u00edcies de nanotubos alinhados.<\/p>\n

Com a t\u00e9cnica de plasma de oxig\u00eanio, os pesquisadores transformam a superf\u00edcie de nanotubos alinhados em material super-hidrof\u00edlico; e com o tratamento a laser, que evapora parte dos nanotubos, tornam a superf\u00edcie super-hidrof\u00f3bica. Uma aplica\u00e7\u00e3o poss\u00edvel \u00e9 a filtragem de \u00e1gua e \u00f3leo, ou seja, pode ser usado em filtros para plataformas de petr\u00f3leo.<\/p>\n

Mas a pesquisa que Corat destaca com mais \u00eanfase envolvendo os nanotubos de carbono \u00e9 a que investigou a intera\u00e7\u00e3o dos nanotubos alinhados com c\u00e9lulas.<\/p>\n

\u201cCrescemos c\u00e9lulas e hidroxiapatita em nanotubos, com melhoria do processo de crescimento celular. \u00c9 uma linha que temos inten\u00e7\u00e3o de continuar investindo\u201d, disse. A hidroxiapatita \u00e9 um mineral importante para ossos e dentes, por exemplo.<\/p>\n

DLC<\/strong><\/p>\n

Outro subprojeto do grupo envolve parceria com o Laborat\u00f3rio Nacional de Luz S\u00edncrotron (LNLS), vinculado ao Minist\u00e9rio da Ci\u00eancia, Tecnologia e Inova\u00e7\u00e3o (MCT) e localizado em Campinas (SP).<\/p>\n

Os pesquisadores estudam o uso do diamante CVD em janelas de raio X, foco de alta energia. As janelas s\u00e3o uma interface entre o meio ambiente e o ambiente interno do anel, onde corre a linha de luz.<\/p>\n

\u201cS\u00e3o poucos os materiais que podem ser usados como janela. Geralmente usam ber\u00edlio, um material caro e perigoso. Estamos em processo de estudo para substitui\u00e7\u00e3o dessas janelas pelas de diamante\u201d, explicou Corat.<\/p>\n

O outro material que est\u00e1 no Tem\u00e1tico coordenado pelo pesquisador \u00e9 o DLC. Apesar de serem materiais formados por carbono, o diamante e o DLC s\u00e3o muito diferentes. O primeiro tem a estrutura cristalina e o outro \u00e9 amorfo, e, por isso, n\u00e3o \u00e9 considerado propriamente um diamante.<\/p>\n

\u201cImagine extrair da natureza um diamante de 30 mil\u00edmetros de di\u00e2metro, que \u00e9 o tamanho do material que estamos aplicando em um dos nossos projetos? Estar\u00edamos ricos\u201d, ri o pesquisador. O valor do diamante artificial est\u00e1 justamente nas suas possibilidades de aplica\u00e7\u00e3o. \u201cA tecnologia permite fazer coisas que, com o diamante natural, n\u00e3o \u00e9 poss\u00edvel.\u201d<\/p>\n

O DLC surgiu de uma tecnologia derivada do processo de tentativa de crescimento de diamantes em laborat\u00f3rio. Em algumas circunst\u00e2ncias nesse processo foram obtidos materiais com caracter\u00edsticas semelhantes \u00e0s do diamante, mas que n\u00e3o tinham as estruturas cristalinas que o caracterizam.<\/p>\n

\u201cO DLC tem aplicabilidade industrial muito maior do que o diamante porque podemos fazer sua deposi\u00e7\u00e3o em temperaturas mais baixas, praticamente em temperatura ambiente, e sobre materiais convencionais, como a\u00e7o, alum\u00ednio, lat\u00e3o, pl\u00e1stico e vidro, que s\u00e3o mais importantes para a ind\u00fastria. Isso \u00e9 algo que n\u00e3o conseguimos fazer com diamantes, que precisam de temperaturas muito altas, em torno de 800 \u00baC, e n\u00e3o podem ser depositados sobre qualquer tipo de material\u201d, acrescenta.<\/p>\n

Apesar de ser muito duro, o DLC tem 30% a 40% da dureza do diamante, seu coeficiente de atrito \u00e9 extremamente baixo. \u201cGra\u00e7as a essa caracter\u00edstica, usamos o DLC no Inpe como lubrificantes s\u00f3lidos, utilizados em sat\u00e9lites\u201d, contou Corat.<\/p>\n

At\u00e9 pouco tempo atr\u00e1s, o lubrificante era importado. \u201cHoje, temos uma empresa nacional, a Fibraforte, que desenvolveu conosco o processo de deposi\u00e7\u00e3o de DLC sobre as partes m\u00f3veis do sat\u00e9lite, o que permitiu substituir a importa\u00e7\u00e3o\u201d, disse.<\/p>\n

Os esfor\u00e7os da equipe do Projeto Tem\u00e1tico est\u00e3o centrados tamb\u00e9m no estudo da ades\u00e3o do DLC em a\u00e7o e tit\u00e2nio. No caso do primeiro material, o interesse \u00e9 desenvolver uma tecnologia que possa ser transferida para a ind\u00fastria.<\/p>\n

No caso do tit\u00e2nio, s\u00e3o para aplica\u00e7\u00f5es de interesse do Inpe, necess\u00e1rias para o funcionamento de sat\u00e9lites. Em um dos estudos, os pesquisadores introduziram nanopart\u00edculas de diamante no DLC, melhorando propriedades desse material, como o coeficiente de atrito e resist\u00eancia ao desgaste.<\/p>\n

PIPE<\/strong><\/p>\n

A partir de pesquisas anteriores ao Tem\u00e1tico em andamento, realizadas no \u00e2mbito do programa Diamantes e Materiais Relacionados (Dimare) do Inpe, Corat e outros cinco pesquisadores mais um t\u00e9cnico em eletr\u00f4nica criaram a empresa Clorovale Diamante, em S\u00e3o Jos\u00e9 dos Campos, em 1997.<\/p>\n

A empresa foi apoiada pelo Programa FAPESP Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas (PIPE), nos projetos \u201cDesenvolvimento de dispositivos em diamante CVD para aplica\u00e7\u00f5es de curto prazo\u201d, de 1998 a 2002, \u201cFilmes de DLC para aplica\u00e7\u00f5es em superf\u00edcies antibacteriana, antiatrito, espaciais, industriais e para tubos de perfura\u00e7\u00e3o de po\u00e7os de petr\u00f3leo\u201d, de 2007 a 2010, e \u201cDiamante CVD para um novo conceito de ferramentas de alto desempenho para perfura\u00e7\u00e3o e corte\u201d, de 2008 a 2010.<\/p>\n

Um dos pesquisadores principais do Tem\u00e1tico atual, Vladimir Jesus Trava Airoldi, tamb\u00e9m do Inpe, foi o ganhador em 2011 do Pr\u00eamio Finep de Inova\u00e7\u00e3o, na categoria Inventor Inovador.<\/p>\n

Repercuss\u00e3o:<\/strong> Planeta Universit\u00e1rio<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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