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Química de Materiais

Atualizado em 02/10/19 09:53.

A Química de Materiais é um ramo da Química que se dedica a síntese, caracterização, correlação da estruturapropriedades e aplicação dos diferentes materiais. O foco deste ramo do conhecimento está centrado na utilização da Química, em toda a sua potencialidade, para criar, compreender e desenvolver compostos ou sistemas que podem levar ao desenvolvimento de novas oportunidades tecnológicas ou melhorias significativas em tecnologias já existentes. É uma área da ciência interdisciplinar e multidisciplinar que transcende as fronteiras da Química com a Física, Biologia e Engenharia, além de agregar as quatro divisões clássicas da Química. A criação da área de Química de Materiais (que engloba ramos como da nanociência e nanotecnologia e de outros ramos da Química, Física e Biologia) tem como objetivo minimizar a fragmentação e compartimentalização do conhecimento em áreas, subáreas e disciplinas, que trabalham de forma estanque e isolada, restringindo uma visão global e tornando as interfaces entre áreas de conhecimento pouco exploradas, constituindo-se assim um avanço no sentido de desmoronar os entraves no desenvolvimento da formação e do conhecimento científico e tecnológico. Neste sentido, a linha de pesquisa em Química de Materiais do Programa de Pós-Graduação em Química visa utilizar toda capacidade da Química, Física, Biologia e Engenharias para gerar, desenvolver e entender novos materiais e/ou sistemas que possibilitem o avanço tecnológico utilizando conhecimentos em nanotecnologia, cálculos teóricos, síntese inorgânica e orgânica e produtos naturais. Os conhecimentos gerados por esta linha propiciarão uma maior integração entre a universidade e indústrias instaladas na Região Sudoeste goiana e do Centro-Oeste brasileiro, e, consequentemente permitirão uma melhoria na qualidade de vida da população.

 

Docentes Vinculados a Linha:

Douglas Silva Machado

Projeto de Pesquisa: Sistemas de Filtração a Base de Óxidos Metálicos Incorporados em Argila para Remoção de Contaminantes Orgânicos.

No presente trabalho será desenvolvido um sistema de filtração acoplado a uma fonte de luz, visando-se a remoção e degradação de contaminantes orgânicos presentes em soluções aquosas. Para esta finalidade será efetuado o estudo de adsorção de compostos orgânicos em partículas de argilas, visando o entendimento do mecanismo de adsorção como viabilização de argilas como sistemas adsorvedores de agrotóxicos e corantes. Na primeira etapa do projeto a caracterização de argilas de possível interesse para o projeto deverá ser efetuada, por técnicas como fluorescência de raios-x, DRX e FTIR. A interação de moléculas orgânicas com argilas será estudada, sendo a concentração monitorada por técnicas como Uv-Vis. Para isso nesta etapa se dará ênfase ao uso de corantes. Em um segundo momento será realizado o estudo de adsorção de agrotóxicos em argilas. Modificações das argilas com a incorporação de fotocatalizadores de óxidos metálicos serão efetuadas, de forma a se otimizar o efeito de fotodegradação do conjunto. Espera-se viabilizar o uso de sistemas envolvendo argilas para imobilização e degradação de agrotóxicos e corantes disponíveis em excesso no meio ambiente, por um sistema de filtração e degradação acoplado.

Projeto de Pesquisa: Quitosanas Modificadas para Aplicação como Tecido ósseo.

No presente trabalho uma série de copolímeros de quitosana reticulada na presença dos monômeros de diferentes alquilacrilamidas serão preparados por irradiação na presença de um fotoiniciador (Irgacure). Com o objetivo de obter uma melhora nas propriedades desses copolímeros serão adicionadas cargas como partículas da argila laponita RD e partículas de sílica. Os materiais obtidos serão caracterizados quanto a sua estrutura por FTIR e RMN-H. A estabilidade térmica será avaliada por análises termoanalíticas, e também serão realizados ensaio de resistência do material, entumecimento e degradação. Pretende-se ainda caracterizar o material com relação a sua densidade, porosidade e área superficial.

 

Fernando Henrique Cristovan

Projeto de Pesquisa: Desenvolvimento de Polímeros Conjugados para Aplicações Optoeletrônicas e Biológicas

Os polímeros condutores, desde seu desenvolvimento no fim da década de 1970, provocaram uma revolução na construção de dispositivos eletrônicos. Hoje, estes materiais vêm sendo amplamente estudados para a substituição de materiais tradicionais na construção de tais dispositivos. Recentemente foi descoberto que estes polímeros podem ser biocompatíveis e promoverem a proliferação e adesão celular, o que abre um novo leque de possibilidade para aplicação destes materiais. No entanto, ainda há muito por fazer na pesquisa fundamental sobre a síntese de polímeros condutores baseados em tiofenos, fluorenos e selenofenos visando sua aplicação na área médica. Os polímeros derivados de tiofenos quando blendados com polímeros termoplásticos podem fazer com que estes materiais apresentem um aumento da sua biocompatibilidade do material. Já os derivados de fluorenos podem ser utilizados como sonda para bioimageamento. Uma alternativa viável para melhorar as propriedades destes materiais é a síntese de copolímeros com selenofenos. A inserção de monômeros selenofenos pode ajudar a aumentar a conjugação das cadeias poliméricas e, consequentemente a eficiência dos dispositivos preparados com estes copolímeros. Deste modo, neste projeto é proposta a síntese de copolímeros de baseados em tiofenos, fluorenos e selenofenos visando aplicações médicas. Estes polímeros serão caracterizados por espectroscopia de FT-IR, UV-Vis, 1H-RMN e 13C-RMN, além de serem caracterizados quanto às propriedades elétricas e óticas. Os melhores copolímeros serão blendados na forma de filmes finos e mantas eletrofiadas com polímeros termoplásticos e suas propriedades térmicas, óticas serão analisadas. A partir destes resultados serão avaliadas as propriedades biológicas dos materiais preparados. Ainda serão utilizadas técnicas quimiométricas visando otimizar todas as etapas deste trabalho, desde a síntese dos polímeros até o preparo dos filmes.

 

Gildiberto Mendonça de Oliveira

Projeto de Pesquisa: Estudo Eletroquímico do Efeito de Aditivos nos Processos de Eletrodeposição de Metais e Ligas Metálicas.

O processo de eletrodeposição envolve a formação de uma camada metálica, óxido metálico, filme orgânico etc. sobre um substrato por meio de um processo eletroquímico. Esta camada eletrodepositada visa conferir diferentes propriedades físicas e químicas à superfície do substrato, tais como: resistência mecânica; resistência química à corrosão; boa condutividade térmica e elétrica; decorativa etc. Como características da deposição eletroquímica (eletrodeposição) tem-se o controle da: espessura do depósito; composição química do depósito; características das fases depositadas etc. A eletrodeposição também é empregada nos processos de extração de metais. Um dos parâmetros que exerce influência sobre as características morfológicas, químicas e estruturais dos eletrodepósitos é a composição da solução. Assim, além do íon(s) de interesse, cujo metal(is) se deseja(m) eletrodepositar, uma solução pode conter diferentes substâncias, denominadas de aditivos. Tais aditivos podem atuar como: agente complexante, abrilhantador, nivelador, redutor de tamanho de grão, incorporar ao depósito etc. Neste sentido, nesta linha de pesquisa visa-se investigar o uso de novos aditivos para soluções de eletrodeposição de metais e ligas metálicas, estudando-se seus efeitos por meio de técnicas eletroquímicas, tal como a voltametria cíclica, e caracterizar a morfologia, composição química e estrutura dos eletrodepósitos empregando-se a Microscopia Eletrônica de Varredura, Espectroscopia de Dispersão de Raios X e Espectroscopia de Difração de Raios X, respectivamente.

 

Giovanni Cavichioli Petrucelli (Colaborador)

Projeto de Pesquisa: Caracterização e aplicação de materiais lamelares em liberação controlada.

Estudo de compostos lamelares, envolvendo aspectos estruturais, físicos químicos como capacidade e constantes de equilíbrio de fenômenos de adsorção e dessorção nesta superfície. Modificação de estruturas e nanoestruturas, para estudos de adsorção, dessorção e utilização como suportes catalíticos e de liberação controlada de compostos. Determinação de toxicidade de compostos sólidos utilizando embriões de Zebrafish como modelo.

 

Tatiana Batista

Projeto de Pesquisa: Estudo das Isotermas de Adsorção de Compostos Orgânicos em Partículas de Argila.

No presente trabalho será efetuado o estudo de adsorção de uma série de compostos orgânicos em partículas de argilas, visando o entendimento do mecanismo de adsorção como viabilização de argilas como sistemas adsorvedores de agrotóxicos. Na primeira etapa do projeto a interação de moléculas orgânicas com argilas serão estudadas, sendo a concentração monitorada por técnicas como Uv-Vis. Para isso nesta etapa se dará ênfase ao uso de corantes. Em um segundo momento será realizado o estudo de adsorção de agrotóxicos em argilas, de forma a determinar os parâmetros físico-químicos envolvidos no processo de adsorção. Espera-se viabilizar o uso de sistemas envolvendo argilas para imobilização de agrotóxicos disponíveis em excesso no meio ambiente, assim como no uso de formulações para liberação controlada.

Tatiane Moraes Arantes

Projeto de Pesquisa: Desenvolvimento de Materiais Multifuncionais Nanoestruturados para a Construção de Biossensores para Detecção de Vírus.

A busca por materiais que apresentem novas propriedades se constitui um grande desafio para os pesquisadores da área de materiais. Dentre estes as nanopartículas coloidais destacam-se devido à sua versatilidade de processamento e moldagem, podendo ser sintetizados com propriedades específicas que com os avanços recentes no campo da biologia molecular estão ampliando as possibilidades de uso em biossensores. Os biossensores atraem cada vez mais a atenção de grupos de pesquisa, que nos últimos anos passaram a investir em dispositivos voltados especificamente para a detecção de doenças infecciosas como as provocadas pelo Hantavirus. Desta forma, este projeto visa a síntese e funcionalização das nanopartículas metálicas com a proteína oriunda do nucleocapsídio viral (proteína N recombinante do vírus Araraquara) e a posterior construção dos eletrodos para serem utilizados como biossensores na detecção do Hantavirus com significativa sensibilidade, seletividade e especificidade. Possibilitando a construção e dispositivos portáteis desenvolvidos com base em elementos de reconhecimento biológico, como antígenos e anticorpos que podem se tornar uma alternativa aos exames realizados em laboratórios de análises clínicas e ser usados em consultórios médicos ou por agentes de saúde em visitas às residências de pessoas e no controle ambiental de contaminação em roedores.

Projeto de Pesquisa: Nanocompósitos Biocompatíveis de Poli(N-Vinilcaprolactama) e nanopartiículas de hidroapatita, ZnO e/ou TiO2.

A busca por materiais que apresentem propriedades de biocompatibilidade com o organismo humano se constitui um grande desafio para os pesquisadores da área de materiais. Dentre os biomateriais, os materiais poliméricos destacam-se devido à sua versatilidade de processamento e moldagem, podendo ser sintetizados com propriedades específicas. Um bom candidato para ser usado como biomaterial é a poli(N-vinilcaprolactama) (PNVCL), que é biocompatível e sensível à temperatura. Além disso, uma alternativa promissora no campo de biomateriais é o preparo de nanocompósitos que associam as boas propriedades dos polímeros com a resistência mecânica das cerâmicas bioativas, como as nanopartículas de óxido titânio, óxido de zinco e as nanopartículas de hidroxiapatita. Além de possibilitar maior resistência mecânica, a presença de nanopartículas na matriz polimérica propicia uma melhor interação entre o tecido e o biomaterial. Desta forma, neste projeto serão preparados nanocompósitos de PNVCL com nanopartículas de óxido titânio, óxido de zinco e/ou nanopartículas de hidroxiapatita sintetizadas por processamento hidrotérmico, buscando a obtenção de materiais biocompatíveis para a utilização como substratos (scaffolds) em engenharia tecidual em aplicações médico/odontológicas. Para tanto, as nanopartículas serão incorporadas na matriz polimérica por meio da polimerização in situ da PNVCL. Serão estudas as melhores condições de síntese dos nanocompósitos assim como o efeito sinérgico da incorporação de duas nanopartículas distintas. Por fim, a bioatividade dos nanocompósitos poliméricos será testada pelo crescimento e adesão de células.

Projeto de Pesquisa: Síntese e caracterização de nanocompósitos para aplicações agroindustriais.

Nos últimos anos, o agronegócio vem se destacando como um dos principais setores da economia nacional. Atualmente, o país tem uma agricultura de referência mundial. Dentre os diferentes campos de pesquisas voltadas para o agronegócio, uma área que vêm se destacando é a utilização de polímeros biodegradáveis para aplicações, como: liberação controlada de pesticidas, liberação controlada de nutrientes e controle de umidade. Dentre os polímeros biodegradáveis, os que forma hidrogéis vem ganhando destaque. Aliado a isso, com o advento da nanotecnologia, a utilização de nanopartículas sintéticas para o controle e micro-organismos e pragas vem despertando o interesse para aplicações agroquímicas em substituição a utilização dos pesticidas tóxicos ao ser humano e ao meio ambiente. Neste sentido, neste projeto é proposto a síntese e caracterização hidrogéis nanocompósitos biodegradáveis de poli(N-vinilcaprolactama)/metilcelulose com nanopartículas de óxido titânio e/ou nanopartículas de prata buscando a obtenção de nanocompósitos para a utilização em aplicações agroquímicas no controle de bactérias e nematóides.