Propriedades Físico-Químicas

O laboratório atua na parte de medição das propriedades físicas, químicas, térmicas e espectroscópicas de materiais, com foco em confiabilidade de resultados de medição em mais diversos sistemas de materiais abrangendo os estados líquidos, sólidos e gasosos dos mesmos.

O campo das análises térmicas envolve uma série de técnicas que acompanham mudanças nas propriedades físicas ou químicas de materiais em função da temperatura. Principal impacto de atuação do laboratório está sobre as indústrias de alta tecnologia, tais como indústrias aeroespaciais, automotivas, eletrônicas e de isolamento térmico, entre várias outras. A análise térmica tem sido usada como uma ferramenta de controle de qualidade em três principais áreas: caracterização, processamento (otimização e monitoramento) e desenvolvimento de materiais.

O uso de técnicas de espectroscopias ópticas (Raman, FT-IR e UV-Vis) e de fluorescência de raios X em conjunto com a difratometria de raios X para a investigação da matéria constitui uma importante ferramenta para a caracterização das propriedades físico-químicas de diversos sistemas de materiais. A análise de propriedades ópticas, vibracionais, eletrônicas, identificação de estruturas cristalinas e composição química, além de medições de propriedades microestruturais (tensão residual, textura cristalográfica e tamanho de cristalitos) são exemplos desta capacidade.

Linhas de Pesquisa
• Caracterização estrutural de materiais carbonáceos, tais como grafeno e nanotubo;
• Caracterização química e estrutural de nanomateriais;
• Desenvolvimento de método para medições de tamanho de cristalitos por difração de raios X;
• Desenvolvimento de método para medições de tensão residual por difração de raios X.
• Análise estrutural e microestrutural de diversos sistemas de materiais (fármacos, argilas, ligas metálicas, óxidos, etc);
• Determinação de pureza para desenvolvimento de materiais de referência;
• Estudo de polimorfismo de fármacos para o desenvolvimento de materiais de referência de medicamentos;
• Produção e certificação de Materiais de Referência para aplicações em nanotecnologia;

Infraestrutura

• Espectroscopia Raman

Medições espectroscópicas das propriedades vibracionais de amostras sólidas e líquidas para caracterização química e estrutural de diversos materiais, usando diferentes linhas de laser desde o ultravioleta até o infravermelho próximo.

• Espectrofotometria na faixa do UV-Vis-NIR

Medições de absorção óptica em amostras sólidas, líquidas ou pastosas na faixa de 175 nm a 3300 nm e medidas de refletância difusa.

• Espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR)

Medições de absorção de infravermelho faixa de 30 cm-1 a 15800 cm-1 com alto desempenho em amostras sólidas, líquidas ou em pó, para caracterização físico-química de materiais.

• Difratometria de Raios X (DRX)

Medições de difração de raios X com alta resolução, usando diversos acessórios especiais: tubos de raios X com alvos diferentes, espelho de Gobel primário, detector Sol-X, goniômetro euleriano, câmara de baixa e alta temperaturas com controle de umidade e ambiente de gases, entre outros.

Análises estruturais e microestruturais de materiais, análise de ângulo rasante e reflectometria de filmes finos, medições de textura cristalográfica e tensões residuais.

• Espectrometria de Fluorescência de Raios X (FRX)

Análise química de materiais sólidos e líquidos com alta sensibilidade, sendo capaz de realizar análises elementares de traços.

• Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC)

Determinação de propriedades térmicas (transições vítreas, mudanças de fase, ponto de fusão e cristalização), estabilidade, cinética e pureza de algumas substâncias com alta sensibilidade na faixa de temperatura de -180 °C a 725 °C.

Operação em pressões elevadas ou sob vácuo para a determinação de calor de vaporização, pressão de vapor, velocidade de reação em atmosfera controlada e reações sensíveis à pressão.

Avaliação de processos de fotopolimerização e fotocura na faixa de temperatura de -50 °C a 250 °C.

• Termogravimetria com Calorimetria Exploratória Diferencial (TGA/DSC)

Estudo e determinação quantitativa da cinética de processos de desidratação, decomposição térmica e oxidativa.

Acompanhamento de diferentes reações, oxidação, transições de fase e transformações físico-químicas na faixa de temperatura de 25 °C e 1600 °C.

Análise composicional dos produtos gerados pelos processos térmicos na fase gasosa por uso de espectroscopia de infravermelho.

• Análise Dinâmico-Mecânica (DMA)

Medições de propriedades mecânicas e viscoelásticas de materiais tais como termoplásticos, termorrígidos, compósitos, elastômetros, cerâmicos e metais em função da temperatura, tempo e frequência, quando submetidos a uma tensão periódica.

Obtenção de informações quantitativas e qualitativas dos materiais, tais como, módulo de Young e de cisalhamento, comportamento viscoelástico, estrutura e morfologia de polímeros, comportamento de fluxo e relaxamento.

Os ensaios são realizados em um intervalo de força aplicada de 1 mN até 40 N, em um intervalo de frequência de 1 mHz até 1 kHz e em uma faixa de temperatura de -150 °C a 500 °C.

• Difusividade e Condutividade Térmicas pela técnica Flash

Determinação de difusividade, condutividade térmica e calor específico de metais, revestimentos, compósitos, cerâmicos, polímeros e líquidos com erro percentual entre 3 % e 5 %, na faixa da temperatura ambiente até 200 °C, dentro da difusividade de 0,01 mm²/s a 1000 mm²/s e da faixa de condutividade de 0,1 W/mK a 2000 W/mK.

• Condutividade Térmica por HFM (Heat Flow Meter)

Determinação da condutividade térmica de materiais de baixa condutividade térmica (de 0,01 W/mK a 0,2 W/mK) como isolantes poliméricos e de construção, na faixa de temperatura de -15 °C a 90 °C.

• Condutividade Térmica por GHP (Guarded Hot Plate)

O GHP é um instrumento de medição primário e, portanto, não precisa de calibração. É utilizado para medir propriedades térmicas de materiais isolantes e outros caracterizados pela elevada resistência térmica, como compósitos, concreto, materiais isolantes de baixa densidade e também materiais não homogêneos.

• Analisador BET

Medições de área superficial, distribuição de tamanho e volume de poro de materiais micro (0,2 nm a 2 nm), meso (2 nm a 50 nm) e macroporosos (acima de 50 nm), densidade de materiais por absorção física e caracterização de catalisadores por adsorção química.

• Analisador de Potencial Zeta

Medidas de potencial zeta e tamanho de partícula em suspensões diluídas ou concentradas (0,5 % a 60 %) abrangendo partículas com tamanhos na escala nanométrica até grânulos e fibras (intervalo entre 20 nm e 10 µm).

Medidas em função de variação de pH, de concentração de dispersantes e íons que determinam o potencial.

Contato
Responsável pelo Laboratório: Erlon Henrique Martins Ferreira
Metrologia de Materiais e Superfícies – Prédio 03
Propriedades Físico-Químicas
Endereço: Av. Nossa Senhora das Graças, 50 -Xerém
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