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Temas e projetos

Materiais e Dispositivos

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Programas de Pós-Graduação:
Projetos:

Materiais e Dispositivos Nanoestruturados

Coordenador: Marco Cremona

Descrição do Projeto:

Este projeto envolve pesquisadores e alunos dos PPG´s de Física, Química, Eng. Elétrica e Eng. Química e de Materiais da PUC-Rio. Os principais parceiros são as Universidades/Centros de Pesquisa BAM Berlin, HZDR Dresden, Max Planck, Jülich e Nuremberg (Alemanha), Centre d'Energie Atomique (França), Politécnico de Milão (Itália), Birmingham, Nottingham, Sheffield Hallam e Warwick (Reino Unido), ETH (Suíça), Arizona State, Penn State, MIT e Naval Research Laboratory (EUA), Bariloche (Argentina) e Central de las Villas (Cuba). Já existem colaborações formais com diversos destes parceiros via programas como CAPES-COFECUB, FAPERJ-CNPq/SNS, FAPERJ-Birmingham, CAPES-STINT, CNPq/IBAS e interações informais via alunos de doutorado sanduíche e pela vinda de pesquisadores estrangeiros.

Trata-se de estudos fundamentais para compreensão estrutural e de interação, caracterização e criação de materiais, dispositivos e métodos com aplicação em problemas relevantes nas áreas de petróleo e gás, mineral, saúde, energia e meio ambiente.

O principal foco são nanomateriais como grafeno, dicalcogenetos de metais de transição e isolantes topológicos, semicondutores orgânicos e inorgânicos, polímeros e nanopartículas de sílica, pontos quânticos de carbono, nanopartículas metálicas, nanopartículas de ouro com caráter Janus, novos compostos orgânicos, complexos de terras raras, nanopartículas magnéticas, nanocompósitos, biocompósitos e filmes de TiO2.

A metodologia envolve Síntese, Processamento e Caracterização destes materiais e suas possíveis aplicações. Estão envolvidas técnicas de síntese em alta temperatura, microreatores biomiméticos, micro- e mesorreatores fotocatalíticos/plasmônicos, sistemas auto-organizados de surfactantes, dentre outras. A caracterização utiliza técnicas como microscopia ótica, eletrônica e de raios-x, desde resolução atômica até a mesoescala, caracterização de propriedades óticas e plasmônicas, e a compreensão de mecanismos de estabilização das dispersões visando liberação controlada de ativos.

As principais aplicações envolvem OLEDS e detectores no infravermelho, sensores magnéticos e a base de fibras óticas, revestimentos protetores, monitoramento de composição de formulações complexas, recuperação avançada de petróleo, sondas analíticas para detecção de poluentes, drogas e microorganismos, síntese orgânica em fluxo, fotodegradação de compostos orgânicos poluentes, novas ligas e processos de junção de materiais.

Instituição parceira:

Universidade de Aveiro – Portugal

Programa de Duplo Diploma de Doutorado em Ciência e Engenharia de Polímeros entre DEM/PUC-Rio e CWRU

Coordenadora: Mônica Feijó Naccache

Descrição do Projeto:

O programa de duplo diploma entre o programa de pós-graduação em Engenharia Mecânica desta Universidade (PUC-Rio)  e CWRU (Case School of Engineering, CWRU-CSE) começou em 2016, e visa formar uma rede de excelência em Engenharia de Polímeros.  Os polímeros são fundamentais para a manufatura de plásticos, fibras, borracha e elastômeros, compósitos, revestimento, adesivos, filmes e bio-materiais. A pesquisa em polímeros destaca-se no estudo das relações entre estrutura e propriedades, e tem como objetivos a modificação e melhoria das propriedades dos materiais poliméricos e o desenvolvimento de novos produtos. O programa foi feito a partir de um currículo integrado com a participação destas duas Universidades e de outras Instituições Brasileiras. Os candidatos à obtenção do duplo diploma dividem seu tempo de doutoramento em períodos no Brasil (anos 1 e 4) e nos EUA (CWRU, anos 2 e3). O programa de duplo diploma é baseado nos programas de pós-graduação das instituições participantes. As principais atividades do Departamento de Ciência e Engenharia Macromolecular de CWRU refletem o desenvolvimento internacional na área de polímeros. Uma evidência do seu comprometimento  com a pesquisa  e educação são os prêmios e reconhecimentos conquistados. Seus professores  publicam cerca de 10 a 11 trabalhos em periódicos internacionais de renome por ano, como Science, Nature, Nano Letters, Advanced Materials, J. of the American Chemical Society, Macromolecules, Langmuir, J. of Polymer Science, Journal of Colloid and Interface Science, Polymer. O programa de pós-graduação em Engenharia Mecânica da PUC-Rio vem formando engenheiros, mestres e doutores com alta qualificação, que têm ocupado posições de destaque, tanto na Academia como na Indústria, e possui forte liderança nacional. É reconhecido como formador de recursos humanos, e pelo desenvolvimento de pesquisa cientifica e tecnológica de qualidade. Já formou mais de 600 Mestres e 140 Doutores. Além disso, destaca-se a inserção internacional dos docentes do Programa, e sua visibilidade no exterior. Desde a primeira avaliação CAPES, recebeu sempre a nota máxima dos programas de Engenharia Mecânica, tendo hoje o conceito 7. A área proposta irá fortalecer as áreas já desenvolvidas pelo programa de Engenharia Mecânica, ampliando a sua abrangência. Devido a característica multidisciplinar da área, professores dos Departamentos de Engenharia Química e de Materiais, e de Química também participam do programa.

Instituições parceiras:

Case Western Reserve University – Estados Unidos
Stanford University – Estados Unidos

Materiais e Componentes Estruturais

Coordenador: Paulo Batista Gonçalves

Descrição do Projeto:

Este projeto envolve os PPG´s em Engenharia Civil e em Engenharia de Materiais e de Processos Químicos e Metalúrgicos. Os principais parceiros são Canadá (British Columbia, McGill, Ottawa, Carleton); Estados Unidos (Arizona State, Illinois at Urbana Champaign, Pittsburgh, Cornell, Georgia Tech); África do Sul (Stellenbosch); Inglaterra (Cambridge, Cranfield, WIT); Alemanha (Dresden, Darmstadt, Stuttgart, Munique); China (China Building Materials Academy); Itália (Sapienza, Univ. Politecnica delle Marche), Bélgica (Univ. Libre de Bruxelles); Portugal (Univ. do Porto, Instituto Técnico de Lisboa); México (CICY, Yucatán). Com o uso crescente de materiais compósitos em diferentes áreas da engenharia, grande esforço tem sido empregado mundialmente para desenvolver normas e regulamentações que permitam o dimensionamento e projeto de componentes e sua aplicação de forma segura. Entretanto, dada a quantidade de combinações possíveis entre matriz e reforço, muitos estudos ainda são necessários. No Brasil, pouca pesquisa tem sido direcionada ao tema, diferentemente do exterior. Nos últimos anos o Departamento de Engenharia Civil e Ambiental (DEC) da PUC-Rio tem se dedicado ao estudo de materiais compósitos em três áreas: compósitos cimentícios, compósitos poliméricos reforçados com fibras e modelagem numérica de compósitos avançados. No Depto de Engenharia Química e de Materiais (DEQM), têm sido estudados e desenvolvidos compósitos de matriz polimérica reforçados por fibras artificiais ou lignocelulósicas ou por nanopartículas cerâmicas, dentre outros. A pesquisa com compósitos tem grande impacto na área de infraestrutura, em que o Brasil tem grande carência. A expansão das malhas rodo- e ferroviárias, por exemplo, fundamentais para o crescimento do país, permitem a aplicação de técnicas construtivas e materiais mais eficientes. Esta nova classe de materiais com propriedades mecânicas e físicas que podem ser projetadas permite desenvolver sistemas leves, de rápida montagem e com baixo consumo de matéria-prima. Técnicas de caracterização e computacionais avançadas têm sido desenvolvidas no DEC e no DEQM para o estudo de materiais com gradação funcional, materiais com memória de forma e materiais biológicos, incluindo aspectos de mecânica da fratura, modelos com múltiplas escalas e múltiplas complexidades físicas, desde a mecânica dos meios contínuos até a mecânica granular ou considerando a interação atômica e fenômenos quânticos.