terça-feira, 3 de outubro de 2017

Tecnologia amplia aplicações industriais de diamantes sintéticos, Revista Fapesp


03 de outubro de 2017
Com o nome fantasia CVDVale, a Clorovale Diamantes Indústria e Comércio produz diamantes sintéticos (CVD) de alta resistência, com as mesmas propriedades físicas e químicas do diamante natural, e filmes de carbono tipo diamante (DLC, de diamond-like carbon) para uso nas indústrias de petróleo, mineração e automotiva e para equipamentos médicos e odontológicos.
A CVDVale foi fundada em 1997, quando um grupo de pesquisadores do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe) conseguiu financiamento do Programa Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas (PIPE) da FAPESP para viabilizar o uso odontológico do ultrassom por meio do desenvolvimento de brocas (pontas) de diamante específicas para este fim.
Os resultados da pesquisa colocaram a empresa entre as pioneiras na produção de brocas e aparelhos ultrassônicos de uso odontológico e a tecnologia CVDentus credenciou seu ingresso, em 2009, no grupo de 36 startups selecionadas para receber recursos do fundo de investimento de capital semente Criatec, uma iniciativa do Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES) que conta também com aportes do Banco do Nordeste do Brasil (BNB).
CVDentus é uma tecnologia de pontas odontológicas, com propriedades bactericidas, que habilita o uso do aparelho de ultrassom odontológico não só para retirar cáries sem sangramentos e quase sem dor, como também para perfurar ossos da arcada para receberem implantes sem risco de ferir tecidos moles. Quase sem ruído, o aparelho dispensa a anestesia em 70% dos casos. A tecnologia, já patenteada, recebeu diversos prêmios, como o Finep Inovação de 2003, como o melhor produto da Região Sudeste, e o de 2011, na categoria Inventor Inovador, e ainda o prêmio de melhor invento mundial, outorgado pela World Intellectual Property Organization (WIPO) em 2011.
O CVDDentus, assim como as várias outras inovações da CVDVale que se sucederam, tem suas origens no início dos anos 1990 quando os quatro fundadores da CVDVale – Vladimir Trava-Airoldi, Evaldo Corat, Luiz Gilberto Barreta e Luis Francisco Bonetti – começaram a trabalhar para que o Inpe, onde eram pesquisadores, dominasse a tecnologia de produção de diamantes sintéticos a serem u sados em satélites, como dissipadores de calor e lubrificantes sólidos.
Essa empreitada, que contou com o apoio da FAPESP, já previa a constituição futura de empresas que desenvolvessem novas aplicações para a tecnologia, aproveitando as propriedades únicas dos diamantes. Na época, Trava-Airoldi acabava de retomar as atividades no Inpe depois de concluir seu pós-doutorado em física molecular na Nasa. “Fui para lá exatamente para conhecer os mecanismos pelos quais eles conseguiam transformar os conhecimentos das pesquisas espaciais em inovações de amplo impacto social”, explica.
No Inpe, os pesquisadores conseguiram aperfeiçoar a tecnologia de produção de diamante sintético (CVD) e de filmes de carbono tipo diamante (DLC), um material similar não cristalino, com propriedades semelhantes ao diamante e com aplicações industriais mais amplas porque pode ser sintetizado em temperaturas mais baixas, em superfícies maiores e sobre materiais que já são normalmente usados pela indústria, como aço, alumínio, latão, plástico e vidro.
Coeficiente de atrito
Trava-Airoldi explica que os diamantes sintéticos se caracterizam por apresentar o menor coeficiente de atrito dentre os materiais sólidos e alta condutividade térmica, sendo úteis sempre que se quer aquecer ou esfriar rapidamente um material. São excelentes isolantes elétricos, mas podem funcionar também como semicondutores dependendo da dopagem que lhes for aplicada. Apresentam, ainda, um amplo intervalo de transmissão óptica; grande resistência à corrosão química e biocompatibilidade, podendo ter propriedades bactericidas quando dopados com certas nanopartículas.
Assim, as aplicações potenciais são vastas: dispositivos microeletrônicos, ferramentas de corte, camadas antiatrito em motores automotivos e aeronáuticos, revestimento de peças e recipientes usados na indústria química, no processamento de vidros e materiais cerâmicos e na produção de protetores ópticos, para citar alguns exemplos.
As tecnologias de produção de diamante CVD e DLC desenvolvidas no Inpe pelos pesquisadores incrementaram a dureza do DLC, aceleraram a velocidade de síntese do diamante CVD e aumentaram muito a adesão de ambos materiais sobre alguns substratos onde são “cultivados”, como molibdênio, aço e titânio, ampliando suas aplicações industriais. A primeira aplicação foi o uso de DLC como lubrificante sólido na superfície das partes móveis de satélite, o que permitiu substituir com vantagens os materiais importados que eram usados até então.
As aplicações odontológicas vieram depois, com o apoio do PIPE da FAPESP, que permitiu o surgimento da CVDVale com o objetivo inicial de viabilizar o uso odontológico do ultrassom com brocas de diamante.
Foram necessários cinco anos para a CVDVale chegar às primeiras brocas odontológicas. Hoje, a empresa fabrica o ultrassom, dezenas de modelos de brocas e duas canetas para conectá-las ao ultrassom, uma para os ossos da boca e outra para os dentes.
Cirurgias ortopédicas
Os resultados na área odontológica animaram a empresa a desenvolver outro ultrassom para cirurgias ortopédicas, em que as superfícies a serem cortadas são bem maiores. Previsto para terminar em janeiro de 2018, o projeto, também apoiado pelo PIPE, já rendeu o lançamento de uma nova caneta para cirurgias odontológicas.
“Nas aplicações ósseas, substituímos o diamante por DLC, que é mais barato e permite obter uma superfície de corte maior e dentada, muito melhor para cortes grandes”, explica Corat.
Outro foco das tecnologias para corte de dentes e para corte de ossos, ainda em desenvolvimento, é avançar na padronização para a produção em grande escala. Para isso, a CVDVale incorporou à equipe o pesquisador Deiler de Oliveira, que já trabalhou numa grande mineradora de cobre e num projeto da comunidade europeia voltado para a padronização de processos em diferentes países.
A CVDVale não parou de inovar, desde a sua criação, impulsionada por sete PIPEs e pela estreita colaboração com o Inpe. “O benefício tem mão dupla: o trabalho da empresa avança com os conhecimentos gerados no Inpe – sobretudo com os três Projetos Temáticos apoiados pela FAPESP – e as pesquisas do Inpe se beneficiam do conhecimento gerado na CVDVale”, explica Trava-Airoldi.
A colaboração já rendeu 12 patentes e mais de 250 artigos científicos publicados em revistas internacionais, sem contar os primeiros cursos de odontologia ultrassônica do mundo, ministrados na Universidade de São Paulo.
Hoje, além dos produtos mencionados, a CVDVale produz sob encomenda brocas de diamante autoafiáveis para perfuração de poços – de água, gás ou petróleo. A empresa também reveste qualquer superfície metálica com uma cobertura capaz de lhes conferir propriedades como maior dureza e aderência, resistência à corrosão, lubrificação sólida, biocompatibilidade, efeitos bactericidas ou anticoagulantes, de acordo com a necessidade de cada indústria. Tudo isso por meio da incorporação de diferentes nanopartículas ao revestimento.

Projetos apoiados pela FAPESP:
Palavras-chave: equipamentos odontológicos, equipamentos médicos, indústria de petróleo, mineração, indústria automotiva, diamante sintético, ultrassom
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