Revista Grafeno | n. 2 | março 2022

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DESAFIOS DE UMA STARTUP DE NANOMATERIAIS: CASE DA NEXT CHEMICAL

BIOSENSOR PORTÁTIL BASEADO EM MATERIAIS DE GRAFENO PARA A DETECÇÃO VIRAL: SARS- COV-2 E OUTROS VÍRUS INSTITUTO SENAI DE INOVAÇÃO FOMENTA A INDÚSTRIA NACIONAL FÓRMULA TESLA UFMG – O DESENVOLVIMENTO PRÓPRIO COMO MEIO DE ESTAR NA VANGUARDA TECNOLÓGICA THE GRAPHENE CLASSIFICATION FRAMEWORK

Experiência, qualidade e agilidade em um único lugar A sua solução em Materiais

SOBRE O MIB O MIB, Instituto de Materiais Tecnológicos do Brasil Ltda., é uma empresa privada, prestadora de serviços na área de Engenharia de Materiais e conta com uma completa estrutura de laboratórios especificamente projetados para melhor atender as necessidades e expectativas de seus clientes.

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Coluna 6

Marco Antonio Colosio Editor, marcocolosio@gmail.com

Grafeno, suas aplicações e seu impacto político-econômico-social por Leandro Berti Caros leitores, continuando a nossa coluna, gostaria de explorar com vocês um pouco mais os sobre sustentabilidade e Grafeno.

Leandro Antunes Berti Co-editor, www.leandroberti.com.br

Camila Boldrini Nascimento Coordenadora Técnica, camila.nascimento@fsa.br Udo Fiorini Publisher, udo@sfeditora.com.br • (19) 99205-5789

Coluna 8

Mariana Rodrigues Redação – Diagramação, marianar205@gmail.com • (19) 3288-0437

Gestando um novo futuro para a mobilidade por Erwin Franieck Percebemos pelos indicadores dos maiores investimentos financeiros e intelectuais no mundo, que a maioria destas 10 áreas mais impactadas estão ligadas com a Mobilidade.

André Júnior Vendas, andre@grupoaprenda.com.br • (19) 3288-0437

ANUNCIANTES MIB www.mib.eng.br

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SAE Brasil Carbody 2022

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Simpósio SAE BRASIL de Novos Materiais e Aplicações na Mobilidade

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www.saebrasil.org.br www.saebrasil.org.br

Portal Aquecimento Industrial

www.aquecimentoindustrial.com.br

NOTÍCIAS SAE Simpósio Grafeno

Grafeno, um grande amigo do meio ambiente e das pessoas por Leila Teichmann Queridos leitores, nesta coluna gostaria de compartilhar com vocês sobre as muitas possibilidades do grafeno para os próximos anos.

Coluna 11 23, 27

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COLUNAS Editorial 5 Grafeno: é hora de acelerar! por Marco Antonio Colosio Caros leitoresda Revista Grafeno, estamos muito felizes na realização de mais esta edição, que tem nos tomado muito tempo, recursos e criatividade.

Coluna 10

Grafenos na evolução da energia elétrica por Fernando Galembeck Caros leitores, Materiais e designsão a base do desenvolvimento tecnológico, desde a antiguidade.

Coluna 13 Grafeno e sustentabilidade por Valdirene Sullas Caros leitores, na edição anterior falamos um pouco sobre os desafios na utilização do “Grafeno, um ativo tecnológico”.

Coluna 14 A pesquisa aplicada como um catalisador da inovação por Diego Piazza De que forma as pesquisas aplicadas tem se tornado um catalisador da inovação?

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ARTIGOS Biosensor Portátil Baseado em Materiais de Grafeno para a Detecção Viral: Sars- Cov-2 e outros Vírus

por Ana Champi, coordenadora do Laboratorio de Novos Materiais de Carbono: Grafeno – UFABC Nosso Laboratório de Novos Materiais de Carbono: Grafeno da UFABC vem desenvolvendo trabalhos na área de materiais de grafite, grafeno e derivados como óxidos de de Grafeno (GO) e óxidos de Grafeno reduzido (rGO), assim como a funcionalização destes materiais com nanoparticulas metálicas e magnéticas desde 2009.

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Desafios de uma Startup de Nanomateriais: Case da NEXT Chemical 24 por Anne Elize Puppi Stanislawczuk Startup é uma palavra em voga nos últimos anos. Contudo, muito maior do que apenas uma palavra, ou até mesmo do que um conceito, startup se tornou um universo.

Instituto SENAI de Inovação fomenta a Indústria Nacional

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Fórmula Tesla UFMG – O Desenvolvimento Próprio como Meio de Estar na Vanguarda Tecnológica

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The Graphene Classification Framework

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por Carlos Alberto Coelho Reconhecido por seus projetos em Pesquisa Desenvolvimento e Inovação, o ISI tem se destacado pela tecnologia e inovação nos serviços prestados ao setor industrial.

por Braz de Jesus, Caio Deus, Giovanni Pasa, Luiza Araújo, Rodolfo Lessa e Thiago Santos A equipe Fórmula Tesla UFMG representa a Universidade Federal de Minas Gerais na competição Fórmula SAE Brasil, categoria elétrico. por Terrance Barkan The world has been focused intently on the discovery and development of graphene for more than a decade, especially after the Nobel Prize in Physics was awarded in 2010 to Prof. Andre Geim and Konstantin Novosolev, then at the University of Manchester in the UK.

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editorial

Grafeno: É hora de acelerar!

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aros leitores da Revista Grafeno, estamos muito felizes na realização de mais esta edição, que tem nos tomado muito tempo, recursos e criatividade; lembrando que a criação desta proposta foi alicerçada na base da geração de conteúdo técnico e disponibilização ampla em solo nacional e por outro lado, sem a obrigatoriedade de alcançar um retorno comercial ou retorno financeiro deste produto, porém ambos são claramente dependentes; sempre relato em minhas empreitadas voluntárias na SAE BRASIL em grupos diversos de trabalhos: “Se honrarmos o equacionamento dos custos das nossas propostas, sempre teremos liberdade para inovar e crescer!” Por que desta alegação? Primeiramente, no contexto da motivação, enxergo o Brasil como um país com todos os requisitos para ser o maior e o melhor na área de Grafeno; no entanto, estamos apenas começando e muito longe dessa meta e todos os esforços, necessariamente bem estruturados, serão importantes nesta empreitada e a Revista Grafeno faz parte central da estratégia para trilharmos este caminho e neste sentido, precisaremos contar com os apoiadores e todos aqueles que enxergam essa revista como uma parte de seu negócio ou missão. Justificando a importância desta visão, se fomos comparar o cenário atual do grafeno nacional contra as iniciativas já executadas no planeta, concluiremos que estamos muito longe desta meta. Mas o nosso ponto de vista é muito diferente de uma pura equação comparativa contra esses grandes “players” que nos fazem pequenos e é neste ponto que pretendo abrir esta edição e alertar aos nossos colaboradores.

O mundo tem acelerado muito na área de grafeno e já atingimos um patamar operacional; os produtos disponíveis no mercado são os mais diversos e é uma realidade robusta pensando em sua aplicação no âmbito internacional. Mas o importante nesta questão é que diante de um futuro de médio para longo prazo, focando na base de produtos industrializados, relato que não andamos nem 1% de todas as oportunidades que virão, nos setores da mobilidade, agro, industrial, construção civil e da biotecnologia. Esta observação é o ponto de maior motivação para continuarmos firme neste propósito, isto é, no momento que as cifras de fornecimento e aplicações chegarem a centenas de milhares de toneladas de produtos produzidos com grafeno, perceberá que tudo que foi produzido até hoje é insignificante no universo espetacular que viveremos em um futuro, por isto temos muito tempo para conquistarmos nosso lugar neste mercado Global. Vale aqui um relato pessoal de minha jornada no setor automotivo lidando com quantidades vultosas de produtos e componentes: centavos em ganhos em uma única peça tornam-se milhões para milhares delas ou poucos gramas de aplicação de grafeno nesta mesma peça, tornam-se toneladas ao final de um período.

Estes relatos são importantes para criarmos uma massa crítica de apoiadores, interessados, executores e fornecedores dessas tecnologias e produtos a base de grafeno, mas é claro que ao mesmo tempo que andarmos na construção e execução de um “road map do grafeno” precisaremos contar com as políticas públicas direcionadas na vocação nacional dessas estratégicas e pelos investimentos públicos e privados nessa área.

Nas próximas páginas, os leitores terão o prazer de lidar com temas que serão a maior motivação nesse campo, especificamente as colunas de autores renomados que dão seu depoimento e uma visão clara da situação, para na sequência, os artigos técnicos que provam que estamos

evoluindo na industrialização e aplicações. É importante informar que, A SAE BRASIL como a casa do conhecimento tem a estratégica inicial para formação de uma opinião clara e robusta que servirá como suporte para construção de um universo de produtos a base grafeno, por isto as heterogeneidades técnicas desses autores convergirão para a formação de opinião de cada um de vocês “Admiradores do Grafeno”.

A Revista Grafeno busca construir um caráter técnico na área de grafeno, sempre valorizando os centros de tecnologias e inovações, aplicações de grafeno, políticas e estratégias do setor e não menos importantes, os programas educacionais conduzidos principalmente pela nossa associação, que nos dão uma visão motivacional de nossos futuros especialistas, que, diga-se de passagem, certamente, todos convergindo ao universo de tecnologias da mobilidade e certamente tendo o contato com grafeno e nesta edição presenciaremos um pouco de tudo isto.

Importante relatar a todos colaboradores que a divulgação do conteúdo desta revista compartilha a nossa missão na agregação de interesses na área, alinhamento de estratégias e prioritariamente o foco e precisão nos passos que tomaremos daqui para frente; neste sentido e em paralelo a esta revista, também executamos periodicamente as “lives” do Núcleo Grafeno, construção dos projetos pela SAE4MOBILITY e o Simpósio Grafeno. Os resultados já capturam críticas construtivas, como por exemplo: as relacionados com a aprovação de quatro temas em projetos de grafeno financiados dentro do Programa Brasileiro do Rota 2030, dezenas de “lives” em 2021 e 2022 e outras prospecções feitas pelas SAE4MOBILITY; portanto, estejam conosco e façam parte dessa família.

Aproveitem a edição, mas lembrem que já estamos tratando a terceira ainda neste primeiro semestre de 2022 (informações: contato@revistagrafeno.com.br). Até a próxima edição.

Marco Antonio Colosio marcocolosio@gmail.com

Mentor do Núcleo Grafeno da SAE BRASIL. Diretor da Regional São Paulo da SAE BRASIL. Engenheiro Metalurgista e Doutor em Materiais pelo Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares-USP, pós-doutorado pela EESC-USP. Professor titular do curso de Engenharia de Materiais da Fundação Santo André e professor da pós-graduação em Engenharia Automotiva do Instituto de Tecnologia Mauá. Colaborador associado da SAE BRASIL com mais de 30 anos de experiência no setor automotivo nos campos de especificações de materiais, análise de falhas, P&D e inovações tecnológicas.

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Grafeno, suas aplicações e seu impacto político-econômico-social

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aros leitores, continuando a nossa coluna, gostaria de explorar com vocês um pouco mais os sobre sustentabilidade e Grafeno. Recentemente o MCTI juntamente com a FINEP, publicaram um relatório sobre Grafeno e sua demanda para investimentos1, estimada em R$ 133 MM até a presente data. Realmente um valor expressivo, mas muito aquém ainda dos € 10 bi por 10 anos do Graphene Flagship, o programa institucional do Grafeno da União Europeia. O Brasil está avançando, mas ainda precisa colocar mais esforço no tema e aumentar a abrangência de aplicações para assim liberar todo o potencial do Grafeno. Um outro fato interessante no relatório brasileiro é que a maioria dos projetos elencados, utilizam Grafeno produzido por processo de CVD (Chemical Vapor Deposition) ou mesmo de Exfoliação Química da Grafita, tendo apenas um projeto que se utiliza de fonte renovável para a produção de Grafeno. No processo de CVD são utilizados materiais sacrificiais (Niquel, Cobre, Carbeto de Silicio), alta temperatura e gases (Metano, Hexano) para geração/crescimento de Grafeno, já no processo de Exfoliação Química é uma combinação de três componentes químicos normalmente persulfato de amônio, ácido sulfúrico concentrado e ácido sulfúrico fumegante, em um processo de ultrasonicação, que ao final do processo gera um rejeito em forma de fluido que deve ser tratado antes de ser descartado.

Dois meses após o relatório brasileiro, o Graphene Flagship publica um artigo sobre “How to make graphene greener”2, no qual enfatiza o compromisso com os Objetivos de Desenvolvimento Sustentáveis da ONU (ODS) e com o Tratado Verde da União Europeia de forma a promover que os Grafenos se tornem mais verdes. Para isto é preciso entender toda a jornada do material desde seu processo de produção, sua incorporação em outros materiais, sua aplicação e seu descarte ao fim da vida, ou seja, entender o ciclo de vida do material é fundamental para melhor processos e torná-lo verde. Como muitas vezes já mencionado o Grafeno é um dos materiais que possui grande

aderência com os ODS, mas muito ainda pode ser feito para que ele se torne um dos materiais mais sustentáveis. Já existem iniciativas no campo da pesquisa como a utilização de bactérias para exfoliação de Grafeno3, bem como iniciativa industrial da Arkema que produz Nanotubos de Grafeno em muitas toneladas à base de óleo vegetal sem produzir resíduos4, ambos os processos ambientalmente corretos, sustentáveis e escaláveis.

Escrevi o primeiro livro sobre o tema no Brasil ainda em 2015 e desde então sou um fervoroso defensor de uma politica nacional para este tema, tamanha sua importância geopolítica. Desde a concepção dos Plano Nacionais que lançamos em 2018, houve a preocupação de fazer um alinhamento direto das proposições com os ODS, e um dos temas que mais importantes nesse sentido é a Nanossegurança5. O termo Nanossegurança refere-se diretamente à sustentabilidade de modo abrangente, cobrindo a sustentabilidade ambiental, econômica e social e política. Movimentos estão acontecendo em toda a parte para regular nanomateriais, não somente para evitar/controlar a toxicidade, mas de fato para defender a soberania tecnológica dos países que definem as regras. Talvez ainda seja cedo para notar esta mudança, mas muitos produtos já sofrem com barreiras não tarifárias. A barreia não tarifária é um instrumento de política econômica de um país ou bloco de países para controlar os fluxos de comércio internacional sem a necessidade de mecanismos tarifários. Países usam para proteger seu mercado interno, com isso podem negar por qualquer motivo que desejarem a compra de algum produto. As barreiras não tarifárias são mais restritivas que as barreiras tarifárias, pois podem impedir completamente o fluxo do livre-comércio.

Novas tecnologias estão surgindo baseadas em Grafeno, desde aditivação para polímeros, passando por filtros ativos que inativam o COVID, até mesmo neuroeletronica6 como sistemas de interface com o cérebro, aqui a barreira tarifária pode funcionar como inibidor da geração de novas tecnologias. Quem detém a tecnologia também detém a geração de normativas internas,

1 http://www.finep.gov.br/noticias/todas-noticias/6331-finep-e-mcti-publicam-estudo-com-panorama-tecnologico-relativo-ao-grafeno-e-a-demanda-por-financiamento-no-tema 2 https://graphene-flagship.eu/graphene/news/how-to-make-graphene-greener/ 3 https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2020/ra/c9ra09602g

4 https://www.arkema.com/global/en/products/product-finder/product-range/incubator/graphistrength/

5 https://www.amazon.com.br/Nanossegurança-práticas-nanotecnologia-fabricação-laboratórios/dp/8522125376 6 https://www.inbrain-neuroelectronics.com

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coluna pois dessa forma podem proteger o mercado de novos entrantes. Isso já acontece com produtos mais comuns como proteína animal e até mesmo cadernos escolares, o que dizer de tecnologias críticas e avançadas? Vejam que não importa se você detém ou não a técnica de produção, mas sim se você tem o mesmo nível de qualidade exigido pelo país ao qual deseja vender seu produto. O Brasil precisa ter uma posição correta em relação a esse pujante mercado, senão estaremos sempre no papel de coadjuvante, um mero espectador, que só compra tecnologia pré-estabelecida e aceita os padrões estabelecidos pelos outros países sem questionar, a exemplo o Tratado Verde da União Europeia. Importante destacar que o Brasil tem praticamente metade da população da União Europeia toda, e uma população mais jovem e consumidora, portanto somos um grande importante mercado para o mundo todo e precisamos assumir esse protagonismo interna e externamente.

A China é o maior produtor global de grafite com 66% do mercado e já conta com mais de 500 empresas de Grafeno7.

Já no Brasil temos apenas 5 empresas, apenas 1% da China.

Segundo o maior portal de informações sobre Nanotecnologias, já existem 2,985 publicadas por 55 organizações em 43 países8.

Um fato interessante que vem ocorrendo é a geração de normativas por país está acelerando, e por coincidência ou não, a China lidera o ranking global de publicações com 203 (6.8%), seguida da Inglaterra com 163 (5.5%), do Irã com 129 (4,3%), dos EUA com 123 (4,12%) e mais recentemente a Holanda um país que até então não aparecia nas estatísticas, que em pouco tempo atingiu a marca de 122 normativas (4,08%), talvez por deterem a maior e mais complexa tecnologia de produção de chips. Os números estão se modificando rapidamente, tanto que a China e Inglaterra já possuem mais normativas que a própria ISO com 138 (4,6%). Enquanto que o Brasil recentemente reestruturou o grupo da ABNT/CEE-089, o grupo espelho da ISO TC-229, com a motivação de criar novas normativas e agilizar o processo de tradução das normativas. Uma importante lição apreendida com a observação desse movimento é que logo as normativas nacionais terão mais força do que as internacionais, fortalecendo ainda mais as barreiras não tarifarias e criando novas barreias para produtos e materiais.

Neste sentido, devemos compreender que a sustentabilidade vai muito além da proteção ambiental, ela na realidade tem um impacto muito maior e mais danoso no campo socioeconômico. Para termos protagonismo precisamos elevar a prioridade da Nanotecnologia e não só do Grafeno no mais alto nível nacional, com isso adicionar as palavras “nanotecnologia” e “materiais avançados” quaisquer programas de alcance nacional e integrada nas atividades de cada Ministério, Agêncais e outras autarquias governamentais. Uma ação dessa por si só destravaria um orçamento do tamanho do PIB Nacional, fomentaria um aceite maior da população e uma alta procura do setor produtivo. Uma ação estratégica simples como esta, permite criar um 7 https://revistapesquisa.fapesp.br/en/eunezio-antonio-thoroh-de-souza-the-voice-of-graphene-2/

8 https://statnano.com/standards

ciclo de produtividade positivo, de forma a incentivar empresários a investirem em novas tecnologias. Além disso o 1% de mercado da Nanotecnologia hoje ultrapassa o valor de mercado de todos os “unicórnios” de TICs que existem no Brasil. Isto demonstra o tamanho da importância econômica da Nano e dos Matérias Avançados para qualquer nação.

Grafeno é o futuro da sustentabilidade!

Muito obrigado pela atenção e aproveitem a nossa Revista Grafeno.

Aguardem as novidades nas próximas edições.

Leandro Antunes Berti www.leandroberti.com.br

CEO da FIBER INOVA (www.leandroberti.com.br), Leandro Antunes Berti: Doutor em Nanotecnologia e Pós-doutor em Nanobiotecnologia e Presidente da Associação Brasileira de Nanotecnologia– BrasilNano, Mentor do Nucleo de Grafeno da SAE BRASIL; Foi Idealizador e Coordenador do SUPERHUB de Nanotecnologia do Paraná, foi Coordenador-Geral de Tecnologias Convergentes e Habilitadoras (CGTC) e Coordenador-Geral de Tecnologias Estratégicas, do Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovação e Comunicações do Brasil (MCTIC), responsável pela política pública nacional, estratégia, iniciativas de Nanotecnologia, Fotônica, Materiais Avançados e Manufatura Avançada. Criou o Plano de Ação Nacional de Tecnologias Convergentes e Habilitadoras, incluiu a Nanotecnologia no programa Rota 2030, escreveu o Marco Legal da Nanotecnologia e Materiais Avançados (PL 880/2019). Foi Membro da Comissão de Ciência e Tecnologia do Conselho Nacional de Ciência e Tecnologia, BRICS WG Photonics National Representative, OECD (Bio-, Nano- and Converging Technologies (BNCT)) - Nanotecnology National Representative, Brazil-Canada Joint Committee for Cooperation on Science, Technology and Innovation; Diretor do Centro Brasileiro-Argentino de Nanotecnologia, Presidente do Centro Brasileiro-Chinês de Nanotecnologia. Foi Secretário Executivo do API. nano, na Fundação CERTI. Autor dos primeiros livros nacionais sobre regulação com Nanossegurança: Guia de Boas Práticas em Nanotecnologia para Indústria e Laboratórios e Nanossegurança na Prática: Diretrizes para análise de segurança de empresas, laboratórios e consumidores que usam nanotecnologia.

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Gestando um novo futuro para a mobilidade

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ercebemos pelos indicadores dos maiores investimentos financeiros e intelectuais no mundo, que a maioria destas 10 áreas mais impactadas estão ligadas com a Mobilidade e com o avanço da capacidade de processamendo, complexidade de software e ampliação da conectividade.

A complexidade e interdependência destes sistemas nos remete a uma demanda cada vez maior de interoperabilidade entre as diversas plataformas de desenvolvimento, além de uma capacidade de cooperação entre estes clusters que exige de nossas organizações e instituições desenvolverem aptidões para trabalharem em parceria exercitando práticas de compartilhamento e colaboração.

Neste contexto, inúmeras formas de organização vêm surgindo do mundo e no Brasil. Percebemos dentro de programas como o Rota 2030, e instituições como SENAI-ISI, EMBRAPII, FUNDEP, ANEEL, CNPQ, entre outros, estão promovendo inúmeras formas distintas de criarmos estes laços, promovendo fomento à Inovação integrada no Brasil.

A SAE4MOBILITY surge através da união de empresários experientes na área da Mobilidade buscando aproximação com diversas

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áreas de pesquisa que possam integrar à nossa cadeia, buscando se tornar uma fábrica de projetos em parcerias com foco na mobilidade e conectividade.

Veja o quadro abaixo feito pela ABGI, quantas oportunidades temos para encontrar apoio para projetos em benefício da Mobilidade sustentável.

A experiência de criação da SAE4MOBILITY foi um exercício de cooperação desde o seu início, em que diversas pessoas da SAE BRASIL e outras instituições de Fomento participaram da discussão e da criação do estatuto assim como do exercício de criação de núcleos de discussão de Projetos.

Tivemos a experiência de geração de projetos Assim as experiências de geração de conhecimento da SAE BRASIL começam a ampliar suas dimensões passando a agir como núcleos de geração de projetos unindo parceiros diversos com foco em uma área de desenvolvimento, que se iniciou com o Núcleo de projetos em Grafeno, coordenado pelo Engenheiro Marco Colósio, assim como outros Núcleos vem surgindo como os de Biocombustíveis e estamos gestando outros núcleos para podermos viver a experiencia de uma fábrica de Projetos.

Assim, se você quer dar mais alguns passos nesta direção, um primeiro passo seria se associar à SAE BRASIL, buscar participar de alguma Mentoria, Comitê, Evento e em conjunto com pessoas com propósitos similares, iniciar as discussões de trabalharmos juntos para elaborar projetos inovadores, de incrementais a disruptivos para benefício da mobilidade e conectividade e ampliar nossa participação em projetos relevantes. Venha para a SAE4MOBILITY.

Erwin Franieck franieck@unicamp.br 019 982051122

Engenheiro Mecânico de Projetos pela UNICAMP, professor e chefe do Colégio Técnico da UNICAMP, atuou por 35 nos na Bosch em Campinas, onde se aposentou como diretor de Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação.

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Grafeno, um grande amigo do meio ambiente e das pessoas

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ueridos leitores, nesta coluna gostaria de compartilhar com vocês sobre as muitas possibilidades do grafeno para os próximos anos, começando por dois temas muito importantes, o meio ambiente e as pessoas. Mas o que tem o grafeno a ver com isso afinal? A resposta que insiste em passar em meus pensamentos é: Tem tudo a ver!!! Quem entre nós já não escutou ou assistiu a “n” matérias sobre o volume de resíduos plásticos que se acumulam nos oceanos? Sobre os animais que morrem ao ingerir estes resíduos? Ou sobre como nós seres humanos estamos sendo ou seremos afetados por todo este lixo? O aumento do volume de lixo plástico no meio ambiente é bastante problemático num país como o Brasil. Somos o quarto país no mundo que mais produz estes resíduos. Geramos mais de 11 milhões de toneladas por ano e segundo os dados mais otimistas, reciclamos apenas algo em torno de 1 milhão. Além disso, em função da pandemia de COVID, houve um aumento no consumo de plásticos no geral.

Em cada pedido de delivery, compra em supermercado ou até nas máscaras descartáveis, o plástico está cada vez mais presente em nossas vidas diárias. São diferentes tipos que se acumulam no ambiente. E muitos desses são plásticos descartáveis, de uso único, que em menos de um mês se tornam resíduos. Falando em termos globais, dos mais de 9 bilhões de toneladas de plásticos já produzidos até hoje, cerca de 6 bilhões viraram resíduos. Ainda não foi encontrado nenhum meio de lidar com esses resíduos sem causar ainda mais problemas. Segundo dados publicados no Altas do Plástico de 2020, as embalagens sozinhas representam 40% de todos os resíduos plásticos no mundo e apenas 14% delas são atualmente recicladas. Do restante, 40% são descartados, 32% vão parar em lixões, rios e mares e os outros 14% são queimados em incineradores. Em parte, isso acontece porque a reciclagem apresenta inúmeros desafios. Diferentes tipos de plástico requerem processamento separado, e mesmo a tecnologia mais avançada pode recuperar apenas uma parte de material que seja tão bom quanto o novo. A reciclagem geralmente produz plásticos misturados de baixa qualidade que podem ser usados apenas para itens de baixo valor. No caso das embalagens, por exemplo, há muitas dificuldades, pois geralmente elas são feitas com várias camadas, de diferentes materiais. É aí que o grafeno pode ser um grande aliado!! Ao ser adicionado em pequenas proporções às resinas recicladas, o grafeno pode proporcionar uma menor perda de propriedades em relação às resinas virgens. A manutenção de propriedades mecânicas e o aumento da condutividade térmica da resina são dois bons exemplos do que o grafeno poderá proporcionar se adicionado às resinas durante a reciclagem. De volta às tão faladas embalagens, o uso do grafeno permitirá obter as mesmas ou até melhores propriedades em termos de permeabilidade, por

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exemplo, porém com o emprego de menos materiais, uma vez que o grafeno pode ser usado nas diferentes camadas de forma a entregar, em termos de propriedades, o que hoje é entregue por uma combinação de diferentes materiais. O resultado permitirá fabricar componentes plásticos hoje impossíveis de serem pensados com resinas recicladas. De quebra, ainda será possível obter uma boa ajuda em termos de produtividade nos processos produtivos, em especial naqueles em que o resfriamento do material é o determinante no tempo de ciclo. Assim, inicia-se uma “bola de neve” do bem. A adição de grafeno permitirá fabricar, com resinas recicladas, peças de maior valor. Com isto, haverá mais demanda para as resinas recicladas e para o próprio grafeno. Novos negócios baseados na reciclagem irão surgir, podendo trazer um alívio real na quantidade de petróleo e gás sendo bombeado para produzir plástico novo. Haverá geração de emprego e renda. Lembrando que somente no Brasil existem cerca de 800 mil catadoras e catadores em atividade, a maior parte nas ruas e nos lixões. Em função disso, o cooperativismo também se fortalecerá, o que trará benefícios reais às pessoas envolvidas em reciclagem, uma vez que o cooperativismo não é apenas uma alternativa ao modelo capitalista de distribuição de riquezas, e sim um modelo de autogestão que coloca o bem-estar do trabalhador e da trabalhadora em primeiro plano. Os governos se obrigarão a agir, desenvolvendo e aprimorando políticas públicas voltadas à reciclagem, como por exemplo incentivando o fim dos lixões, investindo nas estruturas de reciclagem em todo o país e financiando novos negócios na cadeia de reciclagem. Voltando ao ponto de início, o grafeno tem ou não tem tudo a ver com o meio ambiente e com as pessoas?

Leila Teichmann leilinha.teichmann@gmail. com Graduada em Engenharia Metalúrgica e Mestre em Engenharia de Materiais pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul e Especialista em Gestão da Inovação pela Universidade do Vale dos Sinos. Profissional com mais de 20 anos de experiência em Pesquisa e Desenvolvimento e captação de fomento para atividades de P&D.

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Grafenos na evolução da energia elétrica

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aros leitores, Materiais e design são a base do desenvolvimento tecnológico, desde a antiguidade. Os hititas invadiram o Egito apesar de serem culturalmente inferiores, porque sabiam fabricar ferro e aço. Por isso, tinham armas superiores às dos egípcios. Mais recentemente, a grande expansão europeia posterior ao século 15 também deveu muito ao aço das armas e ferramentas dos europeus.

No século 20, o silício viabilizou a eletrônica miniaturizada sem a qual não teríamos celulares, nem Internet, nem os geradores de eletricidade que hoje ocupam as fazendas solares e recobrem cada vez mais telhados, em todo o mundo. E os plásticos e borrachas viabilizam as UTIs de hospitais, o abastecimento de água potável para populações de baixa renda, boa parte da produção de alimentos e os pneus de aviões, automóveis e caminhões.

Por essa razão os novos materiais são sempre saudados como as chaves que abrem novas eras e prometem grandes maravilhas, embora nem sempre suas expectativas e promessas se cumpram. Agora, muitos milhares de pessoas em todo o mundo se empenham em conhecer, produzir e aplicar o grafeno, que é a “bola da vez” dos novos materiais. Na prática atual, “grafeno” designa toda uma família de materiais.

Cada pessoa tem, conscientemente ou não, suas próprias experiências com novos materiais. Vou contar uma, que me marcou. No início deste século, descobri com meus alunos e colaboradores que é possível captar eletricidade da umidade atmosférica, o que chamei de higroeletricidade. A publicação do trabalho(1) em 2010 teve grande repercussão, mas o progresso nos anos seguintes foi lento, por uma razão simples: eu dependia de aço inoxidável ou de ligas de crômio para fazer um dos eletrodos de cada célula geradora. Isso eliminava as perspectivas de que a higroeletricidade se tornasse competitiva, apesar de ter muitas caraterísticas positivas.

O progresso veio graças a um novo material, da família do grafeno e nanografites. Trabalhando com uma estudante, percebi uma nova maneira de obter grafeno a partir de grafite, usando celulose. Mas as finíssimas lâminas de grafeno são muito pequenas e perdem muitas de suas propriedades quando são reunidas em agregados maiores. O passo seguinte foi encontrar uma forma de unir as lâminas formando filmes macroscópicos, condutores de eletricidade. Para isso, criamos tintas que secam formando revestimentos contínuos e coesos, condutores de eletricidade, que estão viabilizando a construção de células de higroeletricidade a um custo reduzido.

A principal matéria-prima é o grafite e os principais intermediários do processo de fabricação são o grafeno e nanogra-

fites. O produto final é uma camada fina de lâminas justapostas horizontalmente e firmemente unidas em alguns pontos pelas moléculas de celulose, que aderem a elas. É como se pegássemos baralhos de cartas (os cristais de grafite), separássemos as cartas (nanografite e grafeno) colocando-as em um líquido e depois despejássemos o líquido sobre um tecido.

O líquido escoa através do tecido, deixando as “cartas” na horizontal, parcialmente unidas e formando uma extensa e fina camada. Chamamos esse material de grafite esfoliado e reorganizado (ERG): não é nenhum dos tipos comuns de grafite, também não é nanografite, nem é uma lâmina única de grafeno – embora estes sejam intermediários do processo de fabricação.

Os filmes de ERG podem ser feitos sobre papel, tecidos, materiais cerâmicos, vidro, metais etc., conferindo a esses materiais propriedades notáveis de condução elétrica, de calor, de barreira contra gases, além de serem lubrificantes e retardantes de chama.

E voltando ao começo dessa estória, os filmes de ERG estão sendo usados como eletrodos em células higroelétricas. No começo de 2021 publicamos um artigo, na prestigiosa revista Energy and Environmental Science 1, mostrando que é possível gerar eletricidade usando dois eletrodos de ERG. Basta dopar um deles com um sal de ferro, abundante e barato.

Mas há muito mais a ser explorado, porque os eletrodos de ERG também se prestam a vários outros processos e produtos de geração de energia, descontaminação de água ou produção química e de materiais importantes.

Hoje, cada vez mais pessoas estão preocupadas em contribuir para que os Objetivos do Desenvolvimento Sustentável (ODS), apresentados pela ONU, sejam alcançados. E o ERG está alinhado com os ODS: as matérias-primas utilizadas são de fonte renovável ou de minerais abundantes, os processos de fabricação são brandos e consomem pouca energia e o reaproveitamento, reciclagem ou descarte dos materiais usados não oneram o meio-ambiente, nem apresentam riscos toxicológicos para os usuários.

Essa é uma oportunidade aberta, nesta era do grafeno.

Aproveitá-la depende, como sempre, de trabalho e de visão.

Referência 1) K. S. Moreira, D.Lermen,L. P. dos Santos, F. Galembeck e T. A. L. Burgo, Flexible, low-cost and scalable, nanostructured conductive paper-based, efficient hygroelectric generator, Energy Environ. Sci., 2021,14, 353-358.

Revista Grafeno | março 2022 | 11

coluna Grafeno na China

O grande interesse despertado pelo grafeno vem da sua singular estrutura química, responsável por muitas propriedades que podem viabilizar um grande número de aplicações. As finíssimas lâminas de grafeno têm condutividade elétrica igual à da prata, são transparentes, flexíveis e grande resistência a esforços mecânicos. Isso motiva grandes esforços de pesquisa e desenvolvimento, para aproveitar essas propriedades, melhorando produtos atuais e criando inovações radicais.

A pesquisa se concentra nos Estados Unidos, Europa, Japão, China e Coréia do Sul. É interessante observar o caso chinês com especial atenção, dado a importância econômica, industrial, tecnológica e científica que a China adquiriu, neste século.

Até 2014, a National Natural Science Foundation of China (NSFC) já havia concedido mais de US$60 milhões para cultivar projetos de P&D em grafeno e suas tecnologias relacionadas.

No final de agosto de 2015, a China havia publicado 34% de todos os artigos sobre o tema, mais do que os Estados Unidos que contribuíram 19%.

Mas a pesquisa chinesa não se esgota nos papers. A transferência tecnológica de grafeno da pesquisa básica para produtos comerciais é praticada ativamente, e as patentes locais da China dominam o cenário global. Para estimular a transferência tecnológica do laboratório para a fabricação, foi criada em 2013 a China Innovation Alliance da Indústria de Grafeno (CGIA).

Essa organização tem apoiado governos locais para criar parques industriais de grafeno. Nesses parques se reúnem pessoas relevantes e a infraestrutura necessária para determinar políticas, desenvolver a indústria do grafeno na China e atrair investimentos. Esses parques incluem as cadeias de suprimentos para a fabricação de grafeno e aplicação ajusante, com foco em aplicações de grafeno e em laboratórios de serviços analíticos.

O apoio financeiro do governo local e dos investidores de risco permite que empresas spin-off de universidades e institutos se instalem nos parques da indústria do grafeno, o que viabiliza seu crescimento. O maior deles foi criado em 2013 e cobre uma área de 6 km2, em Changzhou. Nesse está o Jiangnan Graphene Research Institute, um empreendimento de US$ 300 milhões que se concentra nas pesquisas de aplicações do grafeno.

As muitas dezenas de empresas instaladas no parque formam um cluster regional da indústria do grafeno. Produtos importantes são o pó e filmes finos de grafeno. Pós são revestimentos resistentes à corrosão e em compósitos com resinas e borrachas. Filmes finos de grafeno já estão em dispositivos eletrônicos sensíveis ao toque e wearables. Um centro de cooperação internacional da CGIA sedia comitês bilaterais de cooperação com países europeus e asiáticos.

Outros parques industriais de grafeno, como em Wuxi e Qingdao, são apoiados por seus respectivos governos locais e os resultados já impressionam: a Ningbo Morsh foi instalada com uma capacidade de 300 toneladas por ano de pó usado para baterias de li-íon e super capacitores enquanto a Chongqing Moxi tornou-se um grande produtor de filmes de grafeno, com capacidade de 1.000.000 m2 por ano.

As aplicações vão surgindo: smartphones com painéis sensíveis ao toque, um aditivo de lubrificante que aumentou a vida útil do óleo usado em cargueiros marítimos, de 1.000 milhas para 5.000 milhas, um capacitor usado em ônibus são alguns exemplos. Participam desse processo empresas gigantescas e que preocupam os concorrentes ocidentais, como a Huawei, que explora a condutividade térmica de grafeno para dissipar calor em chips de computador em smartphones e estações base de campo.

As estratégias usadas visam explorar o grafeno para sustentar o rápido crescimento econômico da China, e os desafios têm sido enfrentados com

12 | março 2022 | Revista Grafeno

determinação: reduzir o custo dos materiais à base de grafeno, viabilizando os produtos a jusante. É necessário aumentar a diversidade e escala das aplicações, para viabilizar a produção em massa de grafeno reduzindo os custos.

Um problema importante é a normatização e regulamentação dos produtos, que tem de ir muito além das discussões acadêmicas sobre o que é ou não é grafeno.

Para alcançar tantos objetivos ambiciosos não basta ter recursos, é necessário planejar. Em novembro de 2015 um documento publicado por vários departamentos do governo, definiu algumas metas: até 2018 uma cadeia de P&D e de produção de grafeno deveria ser construída, para que até 2020 a fabricação de grafeno estivesse bem estabelecida na China com aproximadamente dez empresas competitivas, e três a cinco centros de P&D líderes mundiais, além de centros de tecnologia e engenharia para aplicações de grafeno. O espectro de aplicações deveria viabilizar uma receita de ordem de US$ 150 bilhões até 2020. Essa projeção foi extremamente ambiciosa, porque o mercado global de grafeno em 2020 foi de US$286 milhões, segundo o site da Fortune.

Hoje, o site Alibaba anuncia milhares de produtos de grafeno. Os preços de pós de grafeno de alta qualidade alcançam US$ 175.00 por grama, mas também há muitas outras ofertas, por preços muito menores. Infelizmente, a falta de normas dificulta a comparação dos produtos, é difícil ter segurança sobre o que significa “alta qualidade”, no caso dos produtos que estão no mercado. Por isso, a avaliação de um ou outro produto tem se ser feita através do seu desempenho na aplicação pretendida.

Fernando Galembeck

É bacharel, licenciado e doutor em Química pela USP onde começou sua carreira e chegou a livredocente em 1977, depois de pós-doutorados nas Universidades do Colorado e da Califórnia e de um estágio no Unilever Research Port Sunlight Laboratory.

Mudou-se para a Unicamp em 1980, tornando-se professor titular em 1987. Dirigiu o Instituto de Química entre 1994 e 1998, foi Coordenador Geral da Universidade e se aposentou em 2011, assumindo a direção do Laboratório Nacional de Tecnologia, do CNPEM. Sempre manteve uma atividade ninterrupta e intensa de ensino de graduação e de orientação de estudantes, expressa em uma extensa produção científica e tecnológica que foi premiada em muitas ocasiões, no Brasil e Exterior, destacando-se os prêmios Álvaro Alberto em 2005 e o prêmio Anísio Teixeira de Educação, em 2011. Em 2020, recebeu o Prêmio CBMM de Tecnologia, a sua startup Galembetech recebeu prêmios da Abiquim e Abrafati e em 2021 foi premiado como Pesquisador Emérito do CNPq. Muitos dos seus estudantes destacaram-se profissionalmente, em universidades e empresas, no Brasil e no Exterior, sendo também premiados em muitas ocasiões.

coluna

Grafeno e sustentabilidade

C

aros leitores, na edição anterior falamos um pouco sobre os desafios na utilização do “Grafeno, um ativo tecnológico”. Hoje abordaremos outro tema relevante acerca da utilização do grafeno: Sustentabilidade!

O grafeno é um material sustentável? Os desenvolvimentos de aplicações industriais do grafeno estão considerando a visão de sustentabilidade?

O grafeno como material está numa fase de transição para a adoção do mercado. Está saindo de um longo período de P&D, com a academia e a indústria trabalhando fortemente para convencer os mercados das propriedades e benefícios do grafeno, para a adoção industrial deste material que começa a se traduzir em um consumo significativo com uma boa atração de mercado, impulsionada em vários setores pelo drive da sustentabilidade.

Nos últimos anos a pressão sobre as empresas e sobre alguns países tem aumentado em relação a práticas mais sustentáveis, com grandes corporações se engajando cada vez mais nos conceitos ESG1, bem como nos esforços de países para atender a agenda 2030 com as 17 ODS2.

Na área de materiais o grafeno é um dos principais candidatos na busca por produtos mais sustentáveis. A obtenção de materiais mais resistentes com um aumento significativo da sua vida útil, a melhoria de proteção contra a corrosão, o aumento da durabilidade de muitos materiais ou ainda o avanço da mobilidade elétrica para tecnologias mais avançadas com a diminuição do uso de metais como o cobalto.

Olhando para as contribuições do grafeno, as primeiras tecnologias entrantes no mercado estão nos plásticos. Dentro do campo dos polímeros, aumentar o uso de materiais reciclados, diminuir o uso de resinas virgens e manter propriedades mecânicas é um enorme desafio e o grafeno vem contribuindo para este avanço tecnológico. As propriedades multifuncionais do grafeno como aditivo de polímero são bem conhecidas e, sendo derivado do grafite, também tem uma vantagem sobre os concorrentes, baseados em combustíveis fósseis.

O grafeno tem sido usado em diversos setores melhorando propriedades mecânicas para uso de reciclados, possibilitando uso de menor quantidade de plásticos para obter o mesmo efeito, aumentando a vida útil e ainda possibilitando a obtenção de produtos com maior reciclabilidade.

O grafeno apresenta uma oportunidade enorme no campo da sustentabilidade e tivemos neste artigo apenas uma pincelada

sobre o assunto que é interessantíssimo e muito vasto. O Brasil vem ampliando sua atuação acadêmica e industrial no uso de grafeno e convido os leitores a ficarem atentos com as tecnologias que já começam a surgir no mercado brasileiro.

Valdirene Sullas Teixeira Peressinotto Química formada pela UNICAMP e Mestre em Ciência e Tecnologia das Radiações, Minerais e Materiais com ênfase em nanomateriais de carbono.

Trabalha desde 2008 com desenvolvimento, implantação e coordenação de projetos de PD&I em áreas da fronteira do conhecimento com interface entre a indústria e ICTs. Coordenou na CODEMGE o Projeto MGgrafeno, uma parceria entre CODEMGE, CDTN e UFMG para levar ao mercado tecnologia de produção, caracterização e aplicações de grafeno. Atualmente é Head of R&D and Partner Programs na Gerdau Graphene.

1 O termo Environmental, Social and Governance (ESG – sigla em inglês) ou Ambiental, Social e Governança (ASG — em português)

2 2Os 17 Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) nasceram na Conferência das Nações Unidas sobre desenvolvimento sustentável no Rio de Janeiro em 2012. O objetivo foi produzir um conjunto de objetivos que suprisse os desafios ambientais, políticos e econômicos mais urgentes que nosso mundo enfrenta. (https://odsbrasil.gov.br/)

Revista Grafeno | março 2022 | 13

coluna

A pesquisa aplicada como um catalisador da inovação

D

e que forma as pesquisas aplicadas tem se tornado um catalisador da inovação? Talvez esta pergunta tenha sido feita por muitos que estão lendo este artigo, e para outros pode ser que a resposta já faça parte do seu dia a dia. Me permitam não falar entrar em conceitos fundamentais sobre inovação e invenção muito bem contextualizado na literatura, porém buscarei externar a forma como a pesquisa e o desenvolvimento aplicado se tornaram um catalisador da inovação.

Por um certo período, houve uma distância significativa no viés da relação academia e empresa, identificado como o “vale da morte”. Sendo muitas vezes tratado de invenção, e não inovação.

Buscando pavimentar esse vale, fomentando a interlocução entre os stakeholders, entendemos que a inovação acontece quando gera nota fiscal, coloca no mercado produtos e soluções, agrega valor e potencializa. Ressalto que a inovação acontece, é motivada, em cenários e momentos distintos, podendo ocorrer por demandas da sociedade ou mercado. Recentemente, em uma reportagem de um jornal regional, destaquei a mudança de cultura como um dos principais elementos para que a inovação aconteça, sendo importante entender que a soma das expertises dos stakeholders pode acelerar o desenvolvimento de um produto e/ou solução. Por isso acredito que tudo o que trabalhamos, desenvolvemos, deve ser aplicado. A pesquisa aplicada, aqui dando ênfase ao grafeno e/ ou seus derivados, é sim um dos catalisadores para que a inovação seja um forte aliado do desenvolvimento econômico do Brasil.

Associado aos fatores de mercado e das demandas da sociedade, não apenas no Brasil, mas no mundo todo, verificamos que a área de materiais, em especial aos desenvolvimentos e a busca por soluções com grafeno, em diferentes setores, tem avançado em passos largos, entre os diversos motivos, identifica-se uma tendência mundial na (re)evolução das matérias-primas.

Hoje, trabalhamos em muitas pesquisas aplicadas, voltadas ao desenvolvimento de soluções com grafeno e/ou seus derivados, substituição de materiais, potencialização de novos desenvolvimentos, agregação de valor, novas funcionalidades dos produtos, apresentando uma gama de potenciais áreas de aplicações, como automobilística, embalagens, peças técnicas, tecidos, utilidades domésticas, energia, compósitos, medicina regenerativa, revestimentos, blindagem, entre outras.

Uma das colocações que tenho feito, é que o mercado brasileiro está em expansão, e tem acompanhado de perto o que o mundo tem realizado com o grafeno e/ou seus derivados, e esse conhecimento e protagonismo do mercado brasileiro, em inúmeras áreas, tem apresentado soluções que certamente o posicionam em um patamar de destaque. No Brasil, assim como no mundo todo, o grafeno e/ou seus derivados estão sendo, gradativamente, difundi-

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dos, muito ao fato das pesquisas aplicadas realizadas, refletindo na utilização deste nanomaterial em inúmeras empresas.

Acredito que, não apenas no Brasil, mas no mundo todo, ainda não identificamos todas as potencialidades dessa tecnologia, identificando assim oportunidades para que a pesquisa aplicada, associada a versatilidade do grafeno, possa ser um catalisador da inovação, contribuindo para o desenvolvimento do mercado e para o ecossistema inteiro.

Diego Piazza ucsgraphene.com.br

Bolsista de Produtividade Desen. Tec. e Extensão Inovadora 2. Possui graduação em Tecnologia em Polímeros pela Universidade de Caxias do Sul (2007), mestrado em Engenharia e Ciência dos Materiais (PGMAT) pela Universidade de Caxias do Sul (2011), e doutorado em Engenharia de Minas, Metalúrgica e de Materiais (PPGEM), área de concentração Ciência e Tecnologia dos Materiais, pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (2016).

Vice-diretor da Regional Sul da Associação Brasileira de Polímeros. Atualmente é professor da Universidade de Caxias do Sul, junto aos Programas de Pós-Gradução (mestrado e doutorado) em Engenharia de Processos e Tecnologias (PGPROTEC) e em Administração (PPGA), e nos cursos de Engenharia. Integra o Parque de Ciência, Tecnologia e Inovação (TECNOUCS). Coordenador da UCSGRAPHENE. Coordenador da Pós-Graduação Lato Sensu em Espiritualidade no Trabalho da UCS. Membro do Comitê Técnico do INOVA-RS do Governo do Estado do Rio Grande do Sul. Diretor-Conselheiro do Sindicato das Indústrias de Material Plástico do Nordeste Gaúcho (SIMPLÁS). Exerceu o cargo de coordenador do Curso de Graduação Tecnológica em Polímeros da UCS, de 2011 a 2016, e do Laboratório de Polímeros. Atua nas áreas de nanocompósitos poliméricos, grafeno, smart materials, tintas, reciclagem de materiais, e no processamento de materiais poliméricos via injeção, extrusão, termoformagem e rotomoldagem. Tem experiência no desenvolvimento de projetos e em pesquisa junto a empresas nas área de ciência e engenharia de materiais.

notícias

Simpósio SAE BRASL de Grafeno 2022

G

rafeno é um dos materiais que responde aos desafios atuais da sustentabilidade. Já existem diversas aplicações e muitas outras novas aplicações que estão surgindo pelas possibilidades que o Grafeno entrega. A SAE BRASIL está apoiando diligentemente esse movimento de avanço tecnológico, e estabeleceu em sua agenda um fórum permanente com os maiores especialistas em Grafeno do Brasil. Lançamos o evento Simpósio SAE BRASL de Grafeno 2022 inovador que trará empresas, staturps, pesquisadores e empresas de análise de materiais, para apresentar as novidades

em aplicações de Grafeno bem como as formas de se avaliar os padrões de garantia da qualidade para integração na cadeia de produção, e para este ano com foco na Sustentabilidade.

O evento terá um formato compostos de palestras e debates de alto nível e apresentará soluções práticas que podem ser implementadas diretamente no processo de produção e na alavancagem do desenvolvimento de novos produtos para o setor da Mobilidade no Brasil e no Mundo. O Simpósio SAE BRASIL de Grafeno 2022 será realizado em 8 de Novembro de 2022, no SENAI Mário Amato em São Bernardo do Campo, SP.

Encontro entre startups e indústrias que estão mudando o futuro do setor automotivo

A

Fundação de Desenvolvimento da pesquisa (Fundep), em parceria com a Associação Brasileira da Indústria de Ferramentais (Abinfer), vai realizar no dia 29 de Abril o evento “Demoday Rota Challenge”, no espaço Ágora Tech Park – o maior empreendimento empresarial multissetorial da América do Sul, localizado na cidade de Joinville em Santa Catarina.

Trata-se de um evento gratuito e de encerramento do primeiro ciclo do Rota Challenge com o objetivo de reunir as startups e as ferramentarias que participaram da implementação de Provas de Conceito (PoC) com um investimento de até R$100mil.

Esta iniciativa busca melhorar a competitividade da cadeia automotiva brasileira, facilitar o acesso da indústria ferramental à inovação e fomentar o empreendedorismo no âmbito da Linha IV – Ferramentarias Brasileiras mais Competitivas, do programa Rota 2030.

Para ver a programação completa e conhecer as startups e ferramentarias que estarão

presentes em nosso encontro, clique aqui.

Garanta agora sua participação! As inscrições são gratuitas e limitadas, acesse aqui para garantir agora a sua participação em nosso evento.

Revista Grafeno | março 2022 | 15

artigo

BIOSENSOR PORTÁTIL BASEADO EM MATERIAIS DE GRAFENO PARA A DETECÇÃO VIRAL: SARS- COV-2 E OUTROS VIRUS por Profa. Dra. Ana Champi, coordenadora do Laboratorio de Novos Materiais de Carbono: Grafeno – UFABC

N

Resumo

osso Laboratório de Novos Materiais de Carbono: Grafeno da UFABC vem desenvolvendo trabalhos na área de materiais de grafite, grafeno e derivados como óxidos de de Grafeno (GO) e óxidos de Grafeno reduzido (rGO), assim como a funcionalização destes materiais com nanoparticulas metálicas e magnéticas desde 2009. O interesse da nossa equipe de pesquisa,a qual conta com estudantes de Iniciação Cientítifca e alunos de pósgraduação de diversas áreas de ciências e engenharias, tem motivado o desenvolvendo de projetos nas aplicações industriais dos materiais de Grafeno e derivados. Desde a síntese dos nanomateriais acima mencionados, a partir de técnicas químicas e físicas e o estudo das suas propriedades eletrônicas, mecânicas e estruturais para diversas aplicações. Nesta direção, uma das linhas de aplicação na qual temos focado recentemente, devido a pandemia, foi o desenvolvimento dos biosensores eletroquimicos para detecção de virus como SARS- CoV-2, RABV entre

a)

outros a serem pesquisados, os quais tem mostrado resultados muito promissores utilizando os óxidos de grafeno reduzido. A partir deste dispositivo foi possível desenvolver um biosensor portátil para a detecção do SARS- CoV-2, este dispositivo portátil, de baixo custo e de fácil manipulação entrega uma resposta viral em até 80s, devendo ser muito útil em aplicações industriais e muito bem vinda nas automotivas, que vive hoje uma grande preocupação nas superfícies de peças do compartimento interno no veículo, como por exemplo: bancos, paineis, volante e forrações. Sendo nosso Laboratório de pesquisas praticamente uma incubarora de projetos de inovação em diversas áreas dos materiais de Grafeno, nas quais podemos aplicar estes nanomateriais a interação com as empressas é de muita importância. Um video explicativo sobre o funcionamento do biosensor desenvolvido pode ser visto: https://www.ufabc.edu.br/noticias/ pesquisadores-da-ufabc-desenvolvem-dispositivo-portatil-para-detectar-o-sarscov2

b)

Figura 1. Exemplo de estudo da aplicação de dispositivos utilizado materiais de Grafeno em biossensores recentemente desenvolvidos a) para a detecção de H1N1 utilizando virus [8] e anticorpos e b) no caso do Sars cov-2 utilizando amostras de swabs e anticorpos num sistema de FETs [9].

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artigo

Introdução

No atual cenário de pandemia, os estudos de biotecnologia tornam-se cada vez mais cruciais. Os biosensores podem ser definidos como dispositivos analíticos que combinam um componente biológico com um detector físico-químico a fim de promover a identificação de uma substância química [1-4]. A literatura reporta que a base de um biossensor se dá pela construção de um dispositivo capacitivo. No intuito de aumentar a eficiência desses dispositivos, a nanociência apresenta-se como uma ferramenta na busca de nanomateriais que potencializam a eficiência do mesmo e sejam biocompatíveis para aplicações futuras.

Entre os biossensores existentes destacam-se aqueles que são baseados na resposta eletroquímica, utilizando um transdutor de sinal para a detecção de biomoléculas que por sua vez, monitoram sinais de corrente ou potencial mensuráveis gerados por reações de oxidação e redução, vide figura 1, concebendo assim sinais registrados durante a ligação do estímulo da interação das moléculas devido a resposta do evento e suas alterações locais nas propriedades elétricas [5-6]. Os biossensores eletroquímicos têm várias vantagens: instrumentação simples, tempo de resposta rápido, alta sensibilidade, implicação, compatibilidade com sistemas miniaturi-

zados e portáteis e alta relação sinal-ruído.

No intuito de aumentar a eficiência desses dispositivos, a nanociência se apresenta como uma ferramenta na busca de nanomateriais que potencializam a eficiência dos mesmos e sejam biocompatíveis para aplicações futuras. Nesse sentido, materiais a base de carbono, como o grafeno, ganham destaque. Trata-se de uma estrutura bidimensional conhecida dentro da nanotecnologia, sintetizada pela primeira vez em 2004. O grafeno, por ser um material bidimensional, apresenta excelentes propriedades tais como alta condutividade térmica, elétrica e alta resistência mecânica.

Dentre os tipos de grafeno, destacam-se os óxidos de grafeno (GO) e os óxidos de grafeno reduzido (rGO), que são duas variações obtidas pela oxidação do grafite. O primeiro é obtido pelo chamado método de Hummers-Offerman [7], o segundo é feito mediante um processo de redução, que é fundamentalmente a eliminação parcial dos grupos funcionais que contém oxigênio.

Os dois tipos de grafeno tem estruturas que apresentam condução elétrica (no rGO), biocompatibilidade e capacidade de adsorção de material genético (sendo o rGO o melhor em este aspecto) [6] o que fazem deles materiais promissores para aplicabilidade em biossensores .

Figura 2. Mostrando as diversas etapas feitas em nosso laboratorio para a obtenção da sintese da solução de Ly-rGO a partir do grafite natural.

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artigo

Sintese e caraterização dos filmes de oxidos de Grafeno reduzido a partir do grafite natural

Uma das importantes etapas é a produção de GO obtida pela oxidação do grafite que ocorre pelo chamado método de Hummers-Offerman [7]. Trata-se de uma rota química de síntese de GO bastante conhecida e que tem baixo custo para uma grande quantidade produzida. Esse método baseia-se no princípio de que o grafite possui diversas monocamadas de grafeno dispostas em planos, ligados por forças secundárias do tipo de Van der Waals.

O processo de oxidação cria reações entre as camadas, aumentando a distância entre os planos pela incorporação do oxigênio na estrutura de carbono.

As estruturas de óxido de grafeno podem ser submetidas ao preparo com base no Método de Hummers, que, como comen-

a)

tado, consiste na oxidação do grafite por tratamentos ácidos e posterior redução (química ou térmica) a partir do grafite em flocos naturais, com diâmetro médio de 20 mm e pureza de 99,25%, utilizando ácido sulfúrico (H2SO4) e permanganato de potássio (KMnO4) concentrados para oxidar a camada de grafite.

Com o auxílio de agitação mecânica e temperaturas controladas, as camadas de grafite oxidadas são esfoliadas. Em seguida, 30% de peróxido de hidrogênio (H2O2) é adicionado à suspensão para eliminar o excesso de MnO4 e os produtos desejados são enxaguados com água deionizada. Após estes procedimentos o GO obtido é reduzido quimicamente utilizando hidrazina e Lisozima, este ultimo permite que a solução seja estavel e uniforme. Estes procedimentos são mostrados na figura 2, onde a partir do grafite natural em pó obtemos a solucção uniforme e estavel de Ly-RGO com o qual nosso eletrodo de trabalho será recoberto, este será

c)

b)

Figura 3. a) Espectros de UV do grafite natural, GO e Ly-RGO , b)espectros Raman mostrando as bandas D e G do grafite natural, GO e Ly-RGO e c) raios X mostrando as intensidades dos picos associados a cada composto

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artigo

finalmente funcionalizado com c-DNA viral (ADN complementario) o qual interage com o RNA viral produzindo uma corrente eletroquimica especifica para cada tipo de virus. No entanto, temos alguns trabalhos utiilizando materiais de grafeno como FETs e eletroquimicos utilizando anticorpos virais que interagem com o virus [8-10], estes sistemas resultam caros se comparados com nosso sitema proposto o qual trabalha com RNA extraido ou presente nas amostras de swabs, saliva ou gargajos utilizados nas técnicas convencionais para PCR. As amostras foram caraterizadas pela técnica de espectroscopia de adsorção UV-vis como mostrado na Figura 3a, na qual observamos os espectros UV do grafite, GO e Ly-RGO. No caso do GO as transições π→π^* correspondente ao comprimento de onda 230nm para a ligação aromática C=C e a transição n→π^* correspondente ao comprimento de onda 300nm para a ligação C=O. Na solução de Ly-rGO temos um pico na região 266 nm – 277 nm, o que mostra a mudança do pico em relação à dispersão do GO, e assim a restauração da conjugação eletrônica nas partículas

Figura 4. mostrando a voltametria cíclica dos eletrodos utilizados, observamos que o revestido com rGO incrementa significativamente o valor da corrente.

b) Biosensor portátil de Ly-RGO

a) Sistema de dip coating para obter filmes de Ly-RGO

Intensity (u.a.)

c)

XPS Ly-RGO Fitting XPS Ly-RGO C=C band C-C band C-O band C=O band O-C=O band

C=C C-C

C=O

O-C=O C-O

292

290

288 286 284 Binding energy (eV)

282

280

Figura 5. a)Mostramos a fabricação dos eletrodos de lisozima com rGO (Ly-rGO), b) uma representação esquemática do biosensor eletroquímico de Ly-rGO e c) espectro de fotoeletrons de raios X da Ly-rGO mostrando a incorporação dos grupos funcionais, en el inset, um micrografia por MEV do mesmo.

Revista Grafeno | março 2022 | 19

artigo

de grafeno devido à redução pela hidrazina. Uma observação nos espectros é a maior absorção que apresenta o Ly-rGO em relação ao rGO, a Lysozyme atua como um surfactante para mudar as propriedades superficiais do rGO, que é hidrofóbico, para tornasse hidrofílico.

A espectroscopia Raman é a ferramenta padrão para caraterizar os materiais de carbono, a presença das bandas D relacionadas á desordem e G relacionadas as ligações sp2 nos permitem saber até que ponto nosso material tem sido modificado. Na figura 3b, podemos observar a banda G caraterístico do grafite em 1584.09

cm-1; os picos D e G do GO em 1349.21 cm-1 e 1588.15 cm-1 respetivamente; e os picos D e G do Ly-rGO em 1347.13 cm-1 e 1607.42 cm-1.

Na literatura é reportado que quando GO é reduzido com a hidrazina, a razão ID/IG aumenta e com ela aumenta a condutividade elétrica da amostra [11,12]. Em nosso caso, GO tem uma razão de ID/IG = 0,96, enquanto que a amostra do Ly-rGO mostra uma razão de ID/IG = 1,37. Desta forma vemos que nossa amostra de Ly-RGO foi reduzida o qual a torna condutiva o que seria esperado no caso das aplicações como um eletrodo, podemos

Figura 6. Biosensores de rGO testados e envalados em vacum, prontos para ser utilizados

Figura 7. Experimentos conduzidos com o protótipo e o biossensor. a) biosensor pronto para no qual Ly-RGO encontra-se funcionalizado com c-DNA viral e b) o protótipo desenvolvido para adquisição dos dados e com um programa calibramos o biosensor para a detecção do RNA viral.

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artigo

ver esto claramente no voltamograma cíclico da figura 4, o valor da corrente no caso da amostra com rGO incrementa significativamente comparado com outros materiais como Au e Cu. Finalmente os picos observados no espectro de DRX para o grafite natural, GO e Ly-rGO, vide figura 3c.

Desta forma a caraterização e fabricação dos biosensores pode ser representada resumidamente na Figura 5. Na figura 5a) uma vez obtida solução de Ly-rGO desenvolvimos um sistema de dip coating em nosso laboratorio com o obejtivo de fazer os filmes que recobrem o eletrodo de trabalho. Na figura 5b) uma vez feito o eletrodo de trabalho, os eletrodos de referença e controle, confeccionamos um canal microfluido de PDMS em nosso Laboratorio também , finalmente o dispositivo é criado com as dimensões de 2cmx1cm.

Fabricação dos biosensores

fornecidas amostras de saliva positivas e negativas para o SARS-CoV-2, no IBMP - Paraná. As amostras de saliva foram previamente armazenadas em freezer aproximadamente em -80°C. Todas as amostras de saliva passaram pela extração do RNA e validação por RT-PCR. Cada uma das amostras separadas para a realização dos testes propostos foram descongeladas apenas minutos antes da aplicação no microcanal para o teste.

Na tabela 1, colocamos a quantidade de amostras feitas inicialmente no caso das salivas contaminadas com SARS- CoV-2 e não contaminadas, estas amostras serviram de base para calibrar nosso dispositivo como mostrado na Figura 8. Nesta figura observamos claramente que as amostrs positivas tem valores da corrente eletroquimica típicos se concentrando entre -25µA até 25µA para amostras positivas, assim com um programa podemos deixar calibrado nosso biosensor para acender um led vermelho dentro deste intervalo de correntes detectanto a amostra infetada pelo virus e fora deste intervalo de correntes um led verde indicando amostras negativas.

Finalmente, medidas de somente RNA do SARS- CoV-2 com diversas concentrações foram estudadas, no qual conseguimos ver um padrão caraterisitistico nas medidas de cronoamperometria, como podemos ver na figura 9. Vale resaltar que este trabalho tem sido amplamente discutido em dois artigos, um aceito [13] no qual é amplamente detalhado a fabricação dos eletrodos utilizados no biosensor e outro submetido com uma ampla descrição da eletronica do dispositivo portátil criado [14]. Este trabalho também faz parte do pedido de Patente INPI: BR10 2021 0113981-1, 15/07/2021, “Eletrodos baseados em óxidos de grafeno reduzido para aplicações em detecção viral”.

Nosso laboratório de Novos Materiais de Carbono: Grafeno (LNMC: Grafeno - UFABC) realizamos diversos tipos de biosensores com eletrodos de trabalho de oxidos de grafeno reduzido, oxidos de grafeno reuzido com lisozima e nanoparticulas de TiO/ rGO. Neste caso especifico foram utilizados os eletrodos de LyrGO para a detecção do SARS- CoV-2.

O biossensor utilizado na maioria dos testes é composto por uma plataforma de fenolite que contém um substrato de cobre em sua superfície, com desenho de 3 espaços, que forma os 3 eletrodos, o eletrodo de trabalho ou working electrode (WE), formado pelo sistema de camadas Cu / Au / Cy / RGO, com 30 nm de Au e uma camada rGO de 10 min de recobrimento no equipamento de dip coating; eletrodo de referência ou reference electrode (RE), formado pelo sistema de camadas Cu / Au e o contra eletrodo ou counter electrode (CE), formado pelo sistema de camadas Cu / Au. Esses eletrodos são cobertos por Tabela 1 - Amostras de salivas utilizadas. um pedaço de Polydimethylsiloxane (PDMS), para a formação do microcanal que isola o fluido viral do exterior e mantém uma área fixa de interação recoberta com os eletrodos, o que possibilita a leitura adequada dos sinais obtidos.

Detecção viral usando o biosensor portátil de Ly-RGO: SARS CoV-2

Um relatório explicativo dos testes realizados no biossensor de grafeno para a detecção da interação das amostras de saliva in natura e cDNA do SARS-CoV-2 está descrito nesta seção.

Para os experimentos, foram

Revista Grafeno | março 2022 | 21

artigo

75

Dados de Calibração A36 A32

50

∆I t =80s (µA)

25

0

A136

A269 A106

-25

A47 A13

-50

-75

Negativo Positivo Positivo (+)

Negativo (-)

Diagnostico por PCR

Figura 8. Calibração do biosensor desenvolvido utilizando os resultados de PCR.

Figura 9. Curvas de cronoamperometria para amostras de RNA (+) e RNA(-) do Sars Cov-2, comparado com a agua ultrapura.

Conclusões

Agradecimentos

O biossensor passou por diferentes estágios de desenvolvimento, principalmente em relação às suas dimensões e forma, bem como ao uso de diferentes materiais para os filmes que compõem cada um dos eletrodos. Assim, o biossensor eletroquímico foi desenvolvido a nível de laboratório, com características típicas de uma elaboração artesanal, mas com uma base sólida a partir de múltiplos ensaios eletroquímicos e caracterizações físicas e químicas. Desta forma conseguimos resultados muito promissores utilizando curvas de voltametria ciclica para o caso de saliva e swab para a detecção do SARS- CoV-2 apenas com 30µL de amostra e 5µL de c-DNA funcionalizado no eletrodo de Ly-RGO. O tempo de resposta é de 80 segundos e num total de 50 amostras feitas até o momento temos um aproximado de 90% de eficiencia para este virus comparadas com os resultados obtidos por RT-PCR. No caso da calibração do biosensor para amostras de RNA do sars cov-2 temos a cronoamperometria como o metodo que tem mostrado uma clara diferença de resultados, permitindo uma melhor calibração do dispositivo, num tempo também de 80 segundos Continuamos fazendo um banco de dados em amostras de swabs, saliva e RNA, consideramos importante ter uma grande quantidade de dados e verificar a maior eficiencia do nosso dispositivo. Como vemos este sistema é uma plataforma para diversos virus. Atualmente numa parceria com a Fundação Fio Cruz da Mata Atlantica- RJ e o Instituto Pasteur estamos fazendo os testes para a detecção do virus RABV em swabs de morcegos e estamos com resultados muito promissores.

22 | março 2022 | Revista Grafeno

Agradecimentos a toda equipe do Laboratorio de Novos Materiais de Carbono: Grafeno Lab 708-bloco L, campus de Santo André – UFABC, sem esta equipe maravilhosa não poderia ter sido possivel o desenvolvimento deste projeto. Instituto Adolfo Lutz de Presidente Prudente e Santo André pelas amostras fornecidas de RNA e c-DNA. Á IBMP do Paraná-Curitiba pelas amostras de saliva fornecidas nas instalações para este projeto. A parceria com empressas neste sentido tem sido muito importante, permitindo a fluidez do trabalho, particularmente a colaboração e financiamento da VRS inovação tecnologica Eirelli e grupo 2MI.

Referências

[1] Turner, A. Karube, I. and Wilson, G. S. Biosensors: Fundamentals and Application, 1st ed. Oxford, New York: Oxford University Press, (1987).

[2] Banica, F. G. Chemical sensors and biosensors: fundamentals and applications.

John Wiley and Sons. (2012).

[3] Tarabella, G. D’angelo P. Cifarelli, A., A hybrid living/ organic electrochemical transistor based on the Physarum polycephalum cell endowed with both sensing and memristive properties. Chem. Sci. 6, (2015).

[4] Chan, C., Shi, J., Fan, Y., Yang, M., A microfluidic flow-through chip integrated with reduced graphene oxide transistor for influenza virus gene detection. Sensors and Actuators B: Chemical, 251, 927–933. (2017).

[5] Bai, G. Graphene-based 3D scaffolds in tissue engineering: Fabrication, applications, and future scope in liver tissue engineering. International Journal of Nanome-

artigo

dicine, (2019).

[6] NI, Z. Wang, Y. Yu, T. and Shen, Z. Raman Spectroscopy and Imaging of Graphene, Nano Res 1 p. 273-291. (2008).

[7] Hummers WS, Offeman RE. Preparation of graphitic oxide. J Am Chem Soc 1958;80(6):1339.

[8] Singh, R., Hong, S., & Jang, J., Label-free Detection of Influenza Viruses using a Reduced Graphene Oxide-based Electrochemical Immunosensor Integrated with a Microfluidic Platform. Scientific Reports, 7(1), (2017).

PORTAL AQUECIMENTO INDUSTRIAL Confira as mais recentes notícias do Portal Aquecimento Industrial e tenha informações sobre a indústria metalmecânica no brasil e do mundo.

[9] Giwan Seo, Geonhee Lee, Mi Jeong Kim and Seung II Kim, Rapid detection of Covid-19 causative virus (sars-Cov-2) in Human nasopharyngeal swab specimens using field effect transistor-based biosensor, ACS Nano 14(4) 5135 (2020).

[10] Isabela A. Mattioli, Karla R. Castro, Lucyano J.A. Macedo, Graziela C. Sedenho, Mona N. Oliveira, Iris Todeschini, Phelipe M. Vitale, Suzete Cleusa Ferreira, Erika R. Manuli, Geovana M. Pereira, Ester C. Sabino and Frank N. Crespilho, Graphene-based hybrid electrical-electrochemical point-of-care device for serologic COVID-19 diagnosis, Biosensors and Bioelectronics, 199, 113866, (2022).

[11] Mauro, F. P.; Patermo, Leonardo G., Reduced graphene oxide multilayers for gas and liquid phases chemical sensing. RSC Advances, [S. l.], 17917, (2014).

[12] Stankovich, Sasha; Dikin, Dmitriy A.; Piner, Richard D.; Kohlhass, Kevin A.; Kleinnhanmes, Alfred; JIA, Yuanyuan; WU, Yue; Nguyen, Son Binh T.; RUOFF, Rodney S. Synthesis of graphene-based nanosheets via chemical reduction of exfoliated graphite oxide. Carbon, 45 (7) 1558, (2007).

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The International Journal Of Thermal Processing

Benefícios da Sinterização a Vácuo

Jan a Mar 2019

ESTAMPAGEM &

42

CONFORMAÇÃO

BRASIL

Stamping & Forming Magazine Brazil

Como Cortar Custos com Datalogger 34 Tratamento Criogênico Profundo 38 Oxidação Intergranular: Castigo ou Vantagem?

16

Revista de Corte, Estampagem e Conformação de Chapas, Arames e Tubos

46

17 Vendido o Maior Forno a Vácuo da América do Sul Seminário de Processos de TT em Abril na Delphi, em Piracicaba (SP) 16 Seminário de Manutenção e Segurança de Fornos em Junho na Combustol Fornos, em Jundiaí (SP)

REVISTAS TÉCNICAS

Maio 2019

Estudo Virtual de Processos de Conformação

Embalagens Metálicas: Estampabilidade Aço x Alumínio Influência do Prensa-Chapas no Springback Otimização de Processo de Clinching em Chapas

A maior e mais conceituada revista da indústria térmica • www.sfeditora.com.br

EXPOMAFE 2019 - Destaque Expositores Estampagem & Conformação

[13] J.Zuñiga, L. Akashi, T. Pinheiro, M. Rivera, L. Barreto, K.F.Albertin and A. Champi, Lysozyme– Reduced Graphene Oxide electrodes for Biosensors Applications, Diamond & Related Materials, (accepted 2022) [14] Ronaldo Challhua, Francisco Obelenis, André Ponchet, Katia Albertin, Lucas Barreto and Ana Champi, Design of Electronic Circuit for RGO Based Portable Biosensor, IEEE Transactions on Instrumentation & Measurement (submitted) (2022).

LEIA ONLINE Notícias | Revistas técnicas Atigos Técnicos | Colunas

Profa. Dra. Ana Champi, coordenadora do Laboratorio de Novos Materiais de Carbono: Grafeno – UFABC. ana.champi@ufabc.edu.br

Site: aquecimentoindustrial.com.br E-mail: contato@aquecimentoindustrial.com.br Fone: +55 (19) 3288-0677 ou 3288-0437 Revista Grafeno | março 2022 | 23

artigo

DESAFIOS DE UMA STARTUP DE NANOMATERIAIS: CASE DA NEXT CHEMICAL por Anne Elize Puppi Stanislawczuk

S

tartup é uma palavra em voga nos últimos anos. Contudo, muito maior do que apenas uma palavra, ou até mesmo do que um conceito, startup se tornou um universo.

Ocorre que, no Brasil, este universo é composto majoritária, senão quase que exclusivamente, por empresas de tecnologia da informação. Hoje, após quase oito anos acompanhando startups, principalmente na área de nanotecnologia e materiais, compreendo o porquê.

O desafio de uma startup de nanotecnologia e materiais é hercúleo. O desenvolvimento e validação da tecnologia em si é

Figura 1. TRL e ciclo de vida do projeto. ABGI Brasil

24 | março 2022 | Revista Grafeno

apenas parte de um sistema bastante complexo, onde ser uma startup muitas vezes se resume, infelizmente, a ser apenas uma palavra da moda.

Maturidade tecnológica e o vale da morte

A correta avaliação do nível de maturidade tecnológica (TRL) numa startup é crucial, pois a parte do desenvolvimento experimental, entre TRL 3 e 6, exige investimentos massivos, conforme se verifica através da curva de dispêndio na Figura 1.

Esta é a fase de maior risco do projeto, o famoso vale da

artigo

morte, onde o capital é aportado sem haver uma certeza sobre a tecnologia. Contudo, é justamente nessa fase em que se encontram as pequenas empresas (HENSEN et al, 2015). As grandes corporações e parte dos editais de fomento exigem um grau de desenvolvimento tecnológico maior – e preferencialmente uma carteira de clientes – competindo assim à startup suportar boa parte dos custos de desenvolvimento muitas vezes com capital próprio, financiamentos bancários ou através instrumentos de captação, como investidores anjo, seed ou venture capital. Contudo, apesar destes recursos existirem, sua obtenção ainda não é tão trivial.

Nesse ínterim, ecossistemas públicos e privados de inovação voltados para nanotecnologia e materiais são essenciais ao desenvolvimento de novas startups, provendo estrutura física, auxílio na gestão burocrática e visibilidade para a captação de recursos.

Ademais, novos editais de fomento, com valores não irrisórios, exclusivos para startups – mesmo com baixo TRL –, e iniciativas

como EMBRAPII para a contratação de projetos são fundamentais.

A meu ver, desenvolver uma startup de nanotecnologia e materiais completamente isolada é improvável. Não somente pela estrutura física necessária de uma planta industrial piloto e um laboratório analítico de última geração, mas principalmente pelo desenvolvimento do conhecimento e validação da tecnologia. São necessárias diversas equipes pensando sobre diferentes temas coligados.

Além disso, é importante considerar questões burocráticas como arcabouço regulatório e tributário aplicáveis, pois apesar de ser uma startup não há um sandbox regulatório para novos materiais, ou seja, há uma extensa legislação a ser cumprida.

Aceitação de novas tecnologias

A aceitação de novas tecnologias se impõe como uma barreira de difícil transposição. A primeira questão enfrentada é a econômica, pois tecnologia muitas vezes é vista como sinônimo de custo.

Figura 2. NEXT Chemical

Revista Grafeno | março 2022 | 25

artigo

Figura 3. Possibilidade de redução significativa no consumo de cimento

O fascínio que muitas vezes temos pelas propriedades agregadas pela nanotecnologia nem sempre é compartilhado com o mesmo entusiasmo pelos compradores. O investimento em tecnologia para a melhoria da qualidade dos produtos é raro, geralmente há que se agregar um conjunto de benefícios para facilitar a aceitação. Aliado a isso, a tecnofobia é, ainda por cima, surpreendentemente comum. Transmitir um alto grau de confiabilidade se torna indispensável e isso pode dificultar o lançamento de uma startup. Assim, inserir uma tecnologia nova no mercado é um grande desafio, mas é possível.

NEXT Chemical

A NEXT Chemical faz parte do Grupo Intrepid, que investe principalmente em energia, com a Electra Energy, uma das maiores comercializadoras independentes de energia do país e projetos de geração. O grupo possui um braço de investimentos em tecnologia através da Tendrix Labs, que atua como uma gestora privada de inovação, investindo em inteligência artificial, nanotecnologia e fotônica.

O grupo investe em nanotecnologia desde 2013, inicialmente com nanotecnologia aplicada a catalisadores para biodiesel.

Contudo, este projeto sofreu uma série de desafios, especialmente quanto à aceitação da tecnologia e valores necessários para investimentos em capex, o que levou ao seu encerramento e completa remodelação da companhia sob minha gestão. Assim,

26 | março 2022 | Revista Grafeno

no ano de 2018, originou-se a NEXT Chemical.

A empresa conta com um laboratório muito bem equipado com FTIR, DRX e UV-VIS, dentre outros equipamentos, corpo técnico altamente qualificado em diferentes especialidades e uma planta industrial piloto em operação com capacidade de produção de 40 ton/mês. Atualmente, a produção está concentrada em nanopartículas de sílica, óxido de zinco e dióxido de titânio, através de variadas rotas, conforme tamanho e morfologia específicos para diferentes aplicações, primando sempre pela qualidade e segurança de nossos produtos.

As nanopartículas de sílica produzidas pela NEXT Chemical possuem alta pureza, elevada área superficial, baixo índice de refração, uniformidade, grande estabilidade, e podem ser funcionalizadas para diversos objetivos, como a obtenção de caráter hidrofóbico e a formação de redes mesoporosas. Trata-se de um material extremamente versátil, não tóxico, com preço competitivo, e possui aplicações em diversos segmentos como construção civil, agricultura, tintas e coatings, polímeros, fármacos e cosméticos, eletrônicos, além da possibilidade de formação de nanocompósitos.

No concreto, a adição de nanosílica à mistura do traço melhora consideravelmente suas propriedades mecânicas. As nanopartículas de sílica podem potencialmente se ligar à portlandita ou ao hidróxido de cálcio remanescentes formando ligações adicionais de C-S-H, promovendo a aceleração no processo de dissolução e melhor hidratação do cimento, além de reduzirem a

artigo

porosidade com o aumento das cadeias de silicato, densificando a mistura e promovendo, consequentemente, maior resistência mecânica e durabilidade ao concreto.

Considerando estas propriedades, desenvolvemos uma linha de aditivos para concreto, que após fase de testes, inclusive através do ISI em Engenharia de Estruturas de Maringá e LACTEC, iniciam a fase de comercialização trazendo um grande ganho de resistência no concreto já no estágio inicial, mantendo a trabalhabilidade e fluidez da massa, o que nos possibilita efetuar uma considerável redução no consumo de cimento, conforme Figura 03, aliando economia e a possibilidade de obtenção de selo verde pela redução de emissões de CO2 equivalente.

Outras aplicações desenvolvidas pela NEXT Chemical se referem ao setor de tintas e coatings, inclusive para materiais poliméricos e cerâmicos, drug delivery e encapsulamento de ativos em parceria com o Laboratório BIOPOL da UFPR liderado pelo Prof. Dr. Rilton Alves de Freitas.

As nanopartículas de óxido de zinco e dióxido de titânio possuem reconhecida atividade biocida. Com o advento da pandemia de COVID, passamos a desenvolver o nosso produto tecnológico base, formulado com uma blenda de nanopartículas.

O produto base em diferentes superfícies e aplicações já foram testados por laboratórios terceiros comprovando a atividade bactericida (CONTROLBIO teste JIS Z 2801; IST teste AATCC TM 100:2012), fungicida (TECLAB testes SM 9215/C, SM 9610/C, SM 9260/B, SM 2017; CONTROLBIO teste NBR 15987) e antiviral (IMUNOVA). É um produto economicamente viável, não citotóxico, passível de ser modificado para atender diferentes demandas, inclusive para polímeros e fibras sintéticas, conforme projeto em andamento com o SENAI CETIQT, sendo importante citar que utilizamos somente nanopartículas consideradas como seguras e eficazes, denominadas GRASE – generally recognized as safe and effective – pela agência norte-americana FDA.

No tocante ao grafeno, a sinergia entre ele e outras nanopartículas, como óxido de zinco e sílica, tem se mostrado bastante promissora na literatura para áreas como sensores, filtros, baterias, polímeros, etc. A nanosílica, por exemplo, possui estrutura ideal tanto para mitigar a agregação do grafeno, como para atribuir novas propriedades aos nanocompósitos. A combinação de grafeno com algumas de nossas nanopartículas vem sendo testada num projeto de eletrodo nanoestruturado multifuncional para células solares com o Grupo de Dispositivos Nanoestruturados da UFPR liderado pela Prof. Dra. Lucimara Stolz Roman.

Referências

ABGI BRASIL. TRL: recursos financeiros por níveis de maturidade tecnológica.

Disponível em: https://brasil.abgi-group.com/radar-inovacao/artigos-estudos/trlrecursos-financeiros-por-niveis-de-maturidade-tecnologica/.

HENSEN, Jan LM et al. Using Building Simulation for Moving Innovations across the ‘Valley of Death.’. REHVA Journal, v. 52, n. 3, p. 58-62, 2015.

WANG, Ming-Shan et al. In situ catalytic growth 3D multi-layers graphene sheets coated nano-silicon anode for high performance lithium-ion batteries. Chemical Engineering Journal, v. 356, p. 895-903, 2019.

WANG, Rui et al. A novel nanosilica/graphene oxide hybrid and its flame retarding epoxy resin with simultaneously improved mechanical, thermal conductivity, and dielectric properties. Journal of Materials Chemistry A, v. 3, n. 18, p. 9826-9836, 2015.

YANG, Kaijie; CHEN, Baoliang; ZHU, Lizhong. Graphene-coated materials using silica particles as a framework for highly efficient removal of aromatic pollutants in water. Scientific reports, v. 5, n. 1, p. 1-12, 2015.

Profa. Dra. Anne Elize Puppi Stanislawczuk, Diretora de operações da NEXT Chemical, startup nacional na área de materiais voltada para nanotecnologia.

LEIA ONLINE As revistas Industrial Heating, FORGE, Engrenagens - Gears Magazine e a Estampagem - Stamping Magazine são disponibilizadas gratuitamente na Banca Digital do Portal Aquecimento Industrial, junto com informações relevantes sobre a Indústria Metalmecânica no Brasil e do mundo.

Revista Grafeno | março 2022 | 27

artigo

INSTITUTO SENAI DE INOVAÇÃO FOMENTA A INDÚSTRIA NACIONAL por Carlos Alberto Coelho, SENAI

Reconhecido por seus projetos em Pesquisa Desenvolvimento e Inovação, o ISI tem se destacado pela tecnologia e inovação nos serviços prestados ao setor industrial

H

á mais de 80 anos o SENAI é referência em educação profissional para a indústria no Brasil e os desafios do setor inspiraram a instituição a ir além, tornando-se um dos maiores centros indutores de tecnologia e inovação para a indústria.

A Rede de Institutos SENAI de Inovação foi criada para atender as demandas da indústria nacional, e tem como foco de atu-

Figura 1. Vista aérea da Unidade SENAI Mario Amato

28 | março 2022 | Revista Grafeno

ação a pesquisa aplicada, o emprego do conhecimento de forma prática no desenvolvimento de novas tecnologias e soluções customizadas às empresas ou de ideias que gerem oportunidades de negócios. Os institutos trabalham em conjunto, formando uma rede multidisciplinar e complementar, entre si e em parceria com a academia, com atendimento em todo território nacional.

artigo

Figura 2. Linha do tempo e conquistas

A rede é composta por 26 unidades em todo Brasil, sendo que três estão no Estado de São Paulo: Biotecnologia, Manufatura Avançada e Materiais Avançados. Desde sua criação em 2013, mais de R$1,2 bilhão foi mobilizado em mais de 1300 projetos de Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação (PD&I).

A estrutura conta com mais de 930 pesquisadores, sendo que cerca de 52% são mestres ou doutores.

Por serem reconhecidos como Instituições de Ciência e Tecnologia (ICT), os Institutos SENAI de Inovação possuem acesso às diversas fontes de financiamento não-reembolsáveis para projetos de PD&I. Atualmente, 15 institutos compõem unidades EMBRAPII - Empresa Brasileira de Pesquisa e Inovação Industrial e têm adesão a recursos para financiamentos de projetos estratégicos.

A história dos institutos com o SENAI Mario Amato, começa há cerca de três décadas, com a implementação do Serviço de Apoio Tecnológico (SAT) em São Bernardo do Campo, na Grande São Paulo. Confira a linha do tempo e as conquistas realizadas ao longo desses anos (Figura 2).

O Instituto SENAI de Inovação em Materiais Avançados e Nanocompósitos (ISI) atua em diferentes áreas, como mobilidade, saúde, meio ambiente, cosmética, embalagens, energia, petróleo e gás, dispondo de infraestrutura moderna, com laboratórios tecnológicos avançados e equipados, prontos para atender às demandas do setor, com destaque para a área de nanomateriais, desenvolvendo pesquisa, desenvolvimento e aplicações do material, inclusive o grafeno e suas derivações.

A equipe técnica formada por pesquisadores doutores e especialistas empenhados exclusivamente às atividades de PD&I e serviços complexos é outro grande diferencial da unidade.

O ISI trabalha incessantemente para gerar e transformar conhecimentos científicos e tecnológicos em produtos, processos e protótipos com viabilidade técnica, além de melhorar a qualidade dos produtos colocados no mercado interno e externo.

Em 2020, o Instituto passou a ser uma unidade credenciada da Empresa Brasileira de Pesquisa e Inovação Industrial (EMBRAPII), que juntos, desenvolvem projetos de PD&I na área de Tecnologia de Materiais Sustentáveis, com foco na sustentabilidade e economia circular, desenvolvendo compósitos de fibras curtas e fibras longas, polímeros termoplásticos e termofixos, tintas, resinas e solventes, elastômeros e cerâmicas. Em 2021, se tornou membro da rede EMBRAPII-MCTI de Grafeno, desempenhando papel importante na pesquisa aplicada ao emprego de grafeno em diversos materiais.

Recentemente, o Instituto SENAI de Inovação em Materiais Avançados e Nanocompósitos firmou uma parceria com a Gerdau Graphene, com uso de recursos da EMBRAPII, para o desenvolvimento de masterbatches com grafeno em resinas termoplásticas. O projeto procura explorar o grande potencial do grafeno em resinas poliméricas, um dos campos de aplicação do nanomaterial.

“A parceria entre o SENAI/SP – Materiais Avançados e a Gerdau Graphene, nos dará a oportunidade de desenvolver novos materiais, tendo o grafeno como aditivo, melhorando as propriedades de diversas formas, sejam elas mecânicas ou térmicas. O projeto como um todo, será de grande importância para alavancar o uso do grafeno na indústria brasileira”, ressalta Gustavo Spina, coordenador de Tecnologia do ISI. Ainda no campo de pesquisa aplicada, o Instituto SENAI de Inovação em Materiais Avançados está desenvolvendo um projeto em sinergia com a empresa Coberdobra, que visa o desenvolvimento de formulações e aplicações de sistemas de revestimento com adição de nanomateriais, especialmente no gerenciamento térmico, e tem como finalidade o conforto dos ambientes, além de reduzir o consumo de energia elétrica investido em climatização, aumentando a durabilidade de produtos acondicionados nos armazéns.

Foi realizada também uma parceria com a Biopolix, num

Revista Grafeno | março 2022 | 29

artigo

Figura 3. Laboratório de Materiais Avançados

projeto que se encontra em fase final, e irá estimular o uso de nanomateriais no mercado industrial. O projeto Talheres Biodegradáveis, se encaixa entre linhas de materiais avançados e sustentabilidade, com o intuito de desenvolver um protótipo de talher biodegradável para a substituição de descartáveis convencionais que hoje utilizam resinas de fontes fósseis. A proposta de alteração da resistência mecânica dos biomateriais e seu processamento por injeção resultarão em um novo produto biodegradável para o mercado de alimentos e bebidas.

Direcionado às demandas do meio ambiente, o SENAI/SP – Materiais Avançados participa, em parceria com 13 participantes - entre produtores, end-users e recicladores - da Rede pela Circularidade do Plástico na busca por alternativas para o resíduo pós-consumo oriundo de embalagens flexíveis, com foco em multicamadas e BOPP já que tais materiais apresentam desafios para a reciclagem em escala.

“O ISI faz parte de uma estratégia do SENAI para tornar indústria brasileira mais competitiva no mundo em que vivemos, e com certeza trará grandes avanços para a sociedade em todos os âmbitos. Proporcionamos soluções inovadoras e tecnológicas aos mais diversos setores e claro, trazendo junto profissionais qualificados pela própria escola. O SENAI Mario Amato conta com cursos livres, graduação e pós-graduação na área química

30 | março 2022 | Revista Grafeno

e de polímeros para aqueles que desejam seguir carreira na área de materiais avançados”, finaliza Spina.

Carlos Alberto Coelho é químico e mestre em Produção e Inovação Tecnológica pelo ITA - Instituto Tecnológico de Aeronáutica.

Há 16 anos atua no SENAI -SP e atualmente é diretor da Escola e Faculdade de Tecnologia SENAI Mario Amato e diretor dos Institutos SENAI de Inovação em Materiais Avançados e Tecnologia em Meio Ambiente.

artigo

FÓRMULA TESLA UFMG – O DESENVOLVIMENTO PRÓPRIO COMO MEIO DE ESTAR NA VANGUARDA TECNOLÓGICA por Braz de Jesus, Caio Deus, Giovanni Pasa, Luiza Araújo, Rodolfo Lessa e Thiago Santos

A

Introdução

equipe Fórmula Tesla UFMG representa a Universidade Federal de Minas Gerais na competição Fórmula SAE Brasil, categoria elétrico. A competição, sediada anualmente em Piracicaba-SP, é um evento em que mais de 50 equipes universitárias expõem e competem com um protótipo de veículo do tipo Fórmula. A competição é dividida em provas estáticas, na qual o projeto é avaliado em nível de engenharia, custos e modelo de negócio; e provas dinâmicas, na qual o protótipo é testado na pista em provas que avaliam a aceleração, autonomia, robustez e dinâmica veicular.

Criada em 2016, a equipe surgiu com o intuito de estimular o desenvolvimento de tecnologia nacional na área de mobilidade elétrica, além de promover a formação de estudantes qualificados para atuar neste mercado em ascensão. Em seu segundo ano, alcançou destaque em nível nacional conquistando a 2ª colocação geral na competição em 2018. A equipe se mantém como referência em eletrônica no Brasil, sendo a primeira a correr com um Battery Management System (BMS) próprio, dois motores e Electronic Control Unit (ECU) própria, entre outras realizações.

O papel da Equipe Fórmula Tesla UFMG vai além da competição. Com a filosofia de desenvolvimento próprio, participa ativamente do cenário da mobilidade elétrica brasileira. Já foi destaque nos anos de 2018, 2019 e 2021 no maior congresso da América Latina de veículos elétricos, a C-Move, entre os trabalhos científicos apresentados na categoria de graduação. Tem-se como visão ser referência nacional em projetos de FSAE EV e desenvolver todo o protótipo (figura 1) pela própria equipe, incluindo máquinas elétricas e inversores, com maior nível de complexidade.

seira. Eles são controlados por inversores do mesmo fabricante que, juntos, compõem um conjunto destinado a veículos utilitários de pequeno porte. A potência total entregue é de 12kW nominais e 40kW de pico, com tensão de alimentação de 72 a 92V. O conjunto trativo empregado se destaca pelo alto torque de partida, operação em ampla faixa de temperaturas e custo.

O banco de baterias é composto por células de LiFePO4 modelo pouch da fabricante A123, escolhidas por atenderem às expectativas de capacidade energética e segurança desejadas pela equipe. Os packs de baterias são constituídos por 13 células conectadas em série em uma estrutura feita de impressão 3D. Ao todo, tem-se 6 packs de baterias conectados dois a dois em série, formando a configuração 26s3p, o que proporciona 88,4V de tensão máxima e 5,15 kWh de energia total.

Em relação às baterias, um dos projetos vigentes é a estimativa do estado de saúde das células (SoH - State of Health).

A metodologia adotada consiste em determinar os parâmetros internos da célula, como resistência e capacitância, usando simulações e testes empíricos de carga e descarga. Dessa forma, pode-se comparar os dados de uma célula nova ou ideal em relação àquelas que a equipe dispõe, obtendo assim o estado de saúde das células, o que permite a análise do desgaste do banco e, a partir disso, o aperfeiçoamento do sistema de gerenciamen-

POWERTRAIN

Na figura 2 é apresentado um diagrama em blocos que inclui todos os sistemas embarcados. A equipe emprega dois motores de indução trifásica do tipo gaiola de esquilo, fornecidos pela WEG, que atuam de maneira independente em cada roda tra-

Figura 1. NK 420, Carro da equipe para o ano 2021/2022

Revista Grafeno | março 2022 | 31

artigo

Figura 2. Diagrama em blocos do powertrain

to das baterias. Outro projeto em desenvolvimento é o estado de carga das células (SoC - State of Charge) que pela análise da a curva de descarga e a integração no tempo da corrente drenada do banco determina a porcentagem de carga útil ainda presente nas células. Atualmente, os projetos estão no estágio de modelagem das células no Simulink.

A frenagem regenerativa empregada pela equipe se dá quando o carro está no modo de condução enduro e a pressão do pedal do acelerador é totalmente removida. O comando de torque de frenagem é constante por motivos dinâmicos, de feedback dos pilotos e para aumentar a vida útil das células do acumulador, que ao receber altas correntes de carga – cenário comum durante a frenagem regenerativa – tendem a superaquecer, fornecendo uma menor corrente de carga. O torque de

32 | março 2022 | Revista Grafeno

-70% do torque nominal é atualmente utilizado.

A eletrônica embarcada do veículo é composta por sistemas completamente desenvolvidos pela própria equipe, um exemplo é o módulo de freio exibido na figura 3, seguindo as melhores práticas de engenharia tanto no desenvolvimento das placas de circuito impresso, quanto na codificação do firmware. Os três principais sistemas são: Electronic Control Unit (ECU), Battery Management System (BMS) e Data Acquisition System (DAQ).

Responsável pelo acionamento elétrico dos inversores e motores, a ECU tem por objetivo obter a máxima segurança, performance e dinâmica do protótipo através do controle inteligente das máquinas elétricas. Para isso, desenvolveu-se uma Unidade de Controle Eletrônica própria em hardware, com um microcontrolador de alta performance, o STM32H7,

artigo

Figura 3. Placa responsável pelos sistemas de segurança associados aos freios, de desenvolvimento próprio da equipe.

que permite a implementação de algoritmos complexos para a realização de controle de arrancada e de vetorização de torque, além de possibilitar dois barramentos de CAN nativos, que são utilizados, como visto na figura 2. O firmware também foi inteiramente desenvolvido pela equipe, com um sistema operacional em tempo real, e permite fácil modularização e manutenção do código, mantendo a segurança e estabilidade a partir de execução de tarefas com prioridades diferentes, sendo essencial para a implementação de controles dinâmicos, que estão em processo final de desenvolvimento.

O BMS é responsável por monitorar e gerenciar o banco de baterias, assegurando que as células operem dentro da faixa especificada pelo fabricante, de modo a garantir a segurança das baterias e do operador. O sistema é desenvolvido na topologia Master-Slave, como exibido na figura 5, na qual a slave aquisita os dados de temperatura e tensão das células e os envia para master via isoSPI (barramento SPI com isolamento galvânico entre Master e Slave). Já a master é a central de processamento, responsável por receber e tratar os dados enviados pelas slaves, gerenciar o banco de baterias, comunicar-se com as demais centrais eletrônicas do veículo (via CAN) e processar os algoritmos de baterias. Atualmente o BMS implementa dois destes algoritmos, o balanceamento e o estado de carga.

O balanceamento consiste em equilibrar a tensão de todas as células em série a fim de maximizar a carga armazenada nas baterias, já o estado de carga é a estimativa da porcentagem de

carga restante no banco de baterias. O sistema se destaca pela modularidade, que permite se adaptar a bancos de baterias das mais diversas configurações, tecnologias de células e faixas de corrente e tensão. Além disso, o isolamento galvânico entre as medidas elétricas e o sistema de processamento e comunicação, bem como o gerenciamento eficaz do banco de baterias, garante segurança ao operador e ao sistema de baterias.

A aquisição de dados da equipe, DAQ, pode ser dividida em três etapas: coleta, transmissão e salvamento/disposição dos dados. Primeiramente, todos os dados disponíveis do veículo são aquisitados e disponibilizados em um barramento CAN, protocolo de comunicação robusto para aplicação automotiva.

Os dados, uma vez no barramento, são coletados e salvos em um cartão SDHC para análises posteriores. Estes mesmos dados também são exibidos no display localizado no cockpit do piloto e transmitidos em tempo real via rádio, por telemetria, para um computador que desempenha o papel de localhost, subindo uma aplicação web em uma porta local. Para que outros aparelhos acessem a interface, na qual os dados do veículo são apresentados em tempo real, basta conectar-se à mesma rede local do computador e acessar o servidor via web. Esse sistema avançado de aquisição de dados permite o desenvolvimento de projetos mais complexos, como mencionado anteriormente os estudos de SoC – State of Charge e SoH – State of Health, projetos que são pioneiros tanto no cenário da Fórmula SAE, quanto na indústria de um modo geral.

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artigo

Figura 4. Placa ECU 3.0.

Resultados e discussões

Atualmente o novo protótipo se encontra em etapa final de fabricação, com alguns sistemas sendo adaptados à nova versão do regulamento. O cronograma para a competição de 2022 já foi estabelecido, com um período de teste de 4 meses, para validação de sistemas e aquisição massiva de dados, a fim de se obter um conhecimento melhor do veículo. Para os projetos futuros, a equipe almeja a melhoria do powertrain, com a aquisição de um novo conjunto de motores e inversores, bem como o emprego de novas células, que acompanhem a demanda do novo conjunto trativo. O desenvolvimento se dá através de parcerias, que sempre se estabelecem na busca de novas tecnologias e tendências.

Figura 5. BMS master à esquerda, BMS slave à direita e em segundo plano os packs, compostos por 13 células.

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Conclusão

A equipe Fórmula Tesla UFMG por seguir a filosofia do desenvolvimento de tecnologia própria, conquistou um local de destaque entre as equipes de competição do país. Por consequência, é realizada a formação de profissionais capacitados e em contato com tecnologias de vanguarda. Ademais, o cenário atual de crescimento da mobilidade elétrica traz ainda mais relevância ao projeto.

artigo

THE GRAPHENE CLASSIFICATION FRAMEWORK por Terrance Barkan

T

It is important to recognized that “graphene” in a commercial context is not one material, but should be considered as a family he world has been focused intently on the discovery of graphene and graphene related materials that comes in a and development of graphene for more than a decade, wide range of types or forms. For example, monolayer grapheespecially after the Nobel Prize in Physics was awarded ne produced by CVD methods, graphene oxide, functionalized in 2010 to Prof. Andre Geim and Konstantin Novosolev, then at graphene materials, graphene quantum dots and so on. the University of Manchester in the UK. Despite the progress made with the development of seveIn the intervening years, graphene has not escaped the attenral important standards and best practices, including “ISO/TS tion of the leading formal standards setting bodies, including 80004-13:2017(E) Nanotechnologies — Vocabulary — Part 13: ISO, IEC, BSI, ASTM and others. Despite years of intense efforts Graphene and related two-dimensional (2D) materials” in 2017, however, only a handful of official standards have actually been published. At present, there are a significant number of graphene related standards, especially those for graphene characterization and measurement, that are in development, but not yet finalized.

At the same time, graphene commercialization is moving at pace. New production methods are being developed, companies are rapidly scaling production volumes, wide ranging applications are being development and adoption of graphene enhanced materials is accelerating. Over the last 10 years, and especially in the last two years, commercialization of graphene has moved forward at a much faster pace than the development of standards that the graphene sector sorely needs.

It is in this context that the Graphene Council created the Graphene Classification Framework (GCF) in order to address the combination of urgent issues that threaten the commercial adoption of graphene materials on an industrial scale.

The issues we identified affect not just graphene producers, but also impacts consumers and regulators. Graphene and other advanced materials will increasingly play a pivotal role in addressing society’s biggest problems and objectives, including Net-Zero goals, decarbonization, electrification of transportation, sustainability and infrastructure resiliency, Figure 1. The Graphene Classification Framework (GCF) among others.

The Need

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there remains a tremendous lack of understanding regarding the nuanced differences between one form of graphene from another.

To make matters much worse, unscrupulous companies will often refer to their materials as “graphene” although their materials fall well outside the parameters defined in the published ISO standards. This practice not only causes confusion, but is a serious threat to the adoption of graphene.

The Graphene Council, as the trade and professional body that represents the global graphene community, firmly believes that it is imperative for producers, consumers and regulators to be able to systematically classify types or forms of graphene materials.

The Graphene Classification Framework (GCF) has been developed so that the materials can be regulated and registered in a consistent and predictable manner, producers and buyers can operate in a transparent and trusted market, and so that bad actors and non-compliant materials are more easily identified.

The Process

To develop The Graphene Classification Framework the Graphene Council convened a global task force of more than 100 volunteer experts that included academic researchers, graphene producers, regulatory agencies and end-users. The process started with existing international standards, including; • ISO/TR 19733:2019(E), Nanotechnologies — Matrix of properties and measurement techniques for graphene and related two-dimensional (2D) materials.

• ISO/TS 80004-13:2017(E) Nanotechnologies — Vocabulary — Part 13: Graphene and related two-dimensional (2D) materials • ISO/TS 21356-1:2021(E) Nanotechnologies — Structural characterization of graphene — Part 1: Graphene from powders and dispersions.

Within the boundaries of these already agreed international standards, the Graphene Classification Framework (GCF) was developed by the subject matter experts from academia, producers, users and regulators in a robust, multi-stage peer reviewed process. The result is; • A transparent method of classifying and comparing any form of graphene (from quantum dots to GNP’s) regardless of production method or feedstock material.

• The basis for standardized material specification data sheets that contain an agreed minimum set of relevant data making comparisons between suppliers possible.

• The ability to translate standardized characterization methods into usable data.

• A framework that can be used equally by producers, users or regulators.

While the content of the Graphene Classification Framework (GCF) is a work product of The Graphene Council, we are

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granting international standards making organizations, including ANSI/ISO/IEC and ASTM, the right to use and incorporate the GCF in their official standards making processes.

In the meantime, The Graphene Council will also promote the use of the GCF by the global graphene community in order to support commercial adoption of these advanced materials.

The Graphene Classification Framework The Graphene Classification Framework (GCF) consists of; A. A list of material characteristics and properties that have been deemed most relevant for commercial use and application, B. Identification of the preferred method of testing for each of the material characteristics and properties identified in the GCF, and where applicable, acceptable alternative test methods, C. Where applicable, a range of measurement values for each of the material characteristics and properties that in turn may be used to define distinct types or forms of graphene materials, D. A syntax to be used for the consistent naming and description of different forms and types of graphene materials, and E. A template of a Technical Data Sheet that conforms to the GCF structure and format.

If you would like to learn more about how to use and apply the Graphene Classification Framework, please visit https://conta.cc/3F2y2fi and you can also view an explanatory video on our YouTube channel at https://youtu.be/B2aG0qVCKJY

About The Graphene Council

The Graphene Council is the largest community in the world for graphene researchers, producers and users, connecting more than 30,000 materials professionals.

We are members of the ISO/ANSI/IEC/ASTM/BSI Graphene Standards groups and are the authors of “The Graphene Report”, the most comprehensive and up-to-date publication that covers commercial forms of graphene materials and their production processes, applications, markets, industries, pricing, material standards, characterization processes and a profile of approx.

200 graphene producer companies.

The Graphene Council produces a weekly Graphene Intelligence Briefing that covers commercial, research and graphene patent filings world-wide and is the leading advocate for the commercial adoption of graphene globally.

Terrance Barkan, tbarkan@thegraphenecouncil.org

SAE Brasil Carbody 2022 Estamos ansiosos para nos encontrarmos novamente no SAE BrasilCarbody, a conferência mais importante sobre Carroceria da América do Sul. As montadoras com presença marcante na região irão trazer apresentações exclusivas dos veículos recentemente lançados no Brasil e no mundo.

Carbody é o evento onde a elite de engenheiros de carroceria do país se reunem para avaliar os projetos das montadoras no que diz respeito a carroceria, novos materiais, performance e manufatura, tudo em conjunto com apresentações técnicas bem detalhadas conduzidas pelas montadoras e suas equipes responsáveis por cada um dos projetos. Trazendo o estado do arte em termos de projeto, as equipes de Engenharia irão explicar os detalhes da construção, escolha de materias e especificidades de manufatura.

O ponto alto de cada apresentação é a seção de perguntas e respostas ao redor da carroceria desmontada onde cada projeto pode ser inspecionado por todos participantes do evento. Durante os 2 dias da conferência os participantes podem avaliar também os veículos completos que estarão em exposição.

Como parte do evento, a revista SAE BrasilCarbody com dados padronizados vai ser disponibilizada para os participantes com informação detalhada sobre peso, materiais de cada componente, tecnologias de junção assim como dados de produção.

Venha fazer parte desse evento extraordinário com muita tecnologia e aprendizado!!

Luiz Zamorano, Gerente de Engenharia Ford América do Sul e Chairperson do BrasilCarbody

(Mibi e Rota 2030)