Projetos de Pesquisa
As atividades de pesquisa no curso de Engenharia de Materiais são vinculadas a Pró-Reitoria de Pesquisa, Pós-Graduação, Criação e Inovação (PPGCI) da UFRB, através do Centro de Ciência e Tecnologia em Energia e Sustentabilidade (CETENS) onde o referido Curso é ofertado. Para demais informações sobre a PPGCI, acessem o link a seguir: https://www.ufrb.edu.br/ppgci/.
A seguir listamos os projetos de pesquisa que tem sido desenvolvidos pelos docentes do curso de Engenharia de Materiais.
Título:Scaffolds bioativos fibrilares híbridos orgânico-inorgânicos com potencial de liberação de moléculas osteoindutoras
Coordenador: Prof. Adillys Marcelo da Cunha Santos
Vigência: 02/2022 a 02/2025.
Descrição: Processo 404797/2021-0 - Chamada CNPq/MCTI/FNDCT Nº 18/2021 - Faixa A - Grupos Emergentes Neste trabalho.
A baixa disponibilidade de tecido ósseo de pacientes submetidos à procedimentos cirúrgicos de autoenxertos levou ao surgimento de pesquisas e desenvolvimento de materiais na forma de scaffolds, capazes de liberar íons terapêuticos e moléculas osteoindutoras para auxiliar na regeneração do tecido ósseo. O desenvolvimento de scaffolds híbridos de biocerâmicas e polímeros biocompatíveis e biodegradáveis tem se destacado por combinarem propriedades intrínsecas de cada componente, como rigidez e flexibilidade, respectivamente, além de promoção da liberação controlada dos componentes osteoindutores nele contido. Embora existam muitos procedimentos usados na confecção de tais estruturas, técnicas de produção de fibras como Solution Blow Spininig, ou simplesmente SBS, se mostram mais promissoras devido à similaridade com a natureza fibrilar da matriz extracelular do osso (MEC). No entanto, na confecção de scaffolds híbridos fibrilares, existe uma limitação de quantidade adicionada de biocerâmica contendo íons terapêuticos, o que muitas vezes provoca precipitação da fase orgânica, ou mesmo colapso estrutural. Além do mais, muitos estudos usam solventes tóxicos que podem gerar resíduos e, por conseguinte, influenciar na atividade celular. Moléculas osteoindutoras têm sido investigadas nos estudos de engenharia de tecidos, assim também como formas de controlar sua liberação. Neste trabalho, pretende-se procurar novas rotas de desenvolvimento de scaffolds contendo biocerâmicas e fármacos, combinando a SBS com o procedimento de sol-gel, de forma a otimizar a incorporação e encapsulamento dos materiais osteoindutores, bem como estudar sua bioatividade in-vitro e cinética de liberação. Os scaffolds também serão caracterizados do ponto de vista morfológico, propriedades térmicas, avaliando também alguns aspectos da química de superfície. Por fim, o trabalho permitirá a consolidação de parcerias entre professores da UFRB, alunos e parceiros externos à instituição, ampliando também os trabalhos em nanotecnologia pelo uso da SBS.
Colaboradeores: Profa. Imarally Vitor de Souza Nascimento Ribeiro (integrante/UFRB), João Pedro de Alcantara Cribé (aluno/UFRB), Dr. Lucas Fernandes Figueiredo (Lamab/UFPB), Dra. Raquel Santos Leite (LTM/UFCG).
Outros: Prof. Eliton Souto de Medeiros (LAMAb/UFPB), Prof. Romualdo Rodrigues Menezes (LTM/UFCG)
Título: Estudo do processo de manufatura aditiva de cerâmicas avançadas pela técnica de fabricação por filamento fundido
Coordenadora: Profa. Camila Ferreira Escobar
Vigência: 28/05/2021 a 28/04/2026
Descrição: A fabricação de produtos de formato complexo de cerâmicas avançadas, sem defeitos e economicamente viável não é uma tarefa simples devido às propriedades extremas dessa classe de materiais, tais como alto ponto de fusão e baixa ou nenhuma deformação plástica. Os métodos de fabricação de cerâmicas avançadas são, principalmente, a partir de rotas de processamento de pó. Técnicas convencionais de fabricação de peças de cerâmicas avançadas, como a moldagem por injeção de pós cerâmicos, são utilizadas a mais de três décadas e apresenta peças com bom acabamento e propriedades. Porém esse processo é interessante economicamente quando se pretende produzir um grande volume de peças, devido ao alto custo do equipamento e dos moldes. Para a fabricação em menor escala de produção, técnicas de manufatura aditiva desenvolvidas recentemente se apresentam como uma alternativa, devido ao seu baixo custo e produção de peças com geometria complexa e personalizada, além de permitir que sejam realizadas modificações no projeto do produto sem acarretar em altos custos com a manufatura de moldes. O uso de técnicas de manufatura aditiva para a produção de peças poliméricas e metálicas tem sido mais difundida e estudada do que para produtos cerâmicos. Dentre os vários processos de manufatura aditiva, a técnica de Fabricação por Filamento Fundido (FFF) é uma das mais utilizadas, devido a sua simplicidade, baixo custo e possibilidade de adaptação da manufatura de polímeros para cerâmicos. Estes tipos de processos resultam na formação de um corpo verde que requer subsequentes tratamentos térmicos de remoção do ligante e sinterização para obter a peça final de cerâmica avançada. Os ligantes usados são compostos por polímeros, ceras e aditivos que permitem que a peça seja prototipada através de uma extrusora e devem ser removidos antes da sinterização da peça. Apesar de ser um veículo temporário, as características do ligante influenciam diretamente nas propriedades da peça final e seu estudo é vital importância para obtenção de peças sem a presença de defeitos. Tendo em vista as possibilidades de pesquisas na área de manufatura aditiva de materiais cerâmicos, o objetivo deste projeto é o desenvolvimento do processo de manufatura aditiva de cerâmicas avançadas através da técnica de Fabricação por Filamento Fundido (FFF).
Colaboradores: Profa. Dra. Juliana Ricardo de Souza, Prof. Dr. Nilmar De Souza, Discente Lucas Gabriel Leite Bostock (bolsista PIBIC),
Outros: Prof. Dr. Luis Alberto Loureiro dos Santos, Profa. Dra. Vânia Caldas de Sousa (Colaboradores Externos)
Título: Óxidos Ácidos na Restauração do Manto Ácido da Pele Humana
Coordenador: Prof. Roger Honorato Piva
Vigência: 03/2022 a 03/2024.
Descrição: O estrato córneo do epitélio cutâneo possui uma barreira protetiva de origem fisiológica chamada de manto ácido da pele humana. Com pH entre 4,1 e 5,8, a função evolutiva do manto ácido é a prevenção contra a colonização microrganismos patogênicos e catalisar processos fisiológicos de cura em vários tipos de lesões cutâneas. Na presença de estressores endógenos ou exógenos que resultem em uma descontinuidade do mando ácido, a pele humana torna-se vulnerável a diversas patologias. Neste sentido, pesquisas têm explorado metodologias para restaurar o manto ácido. Atualmente, todas as estratégias usam fórmulas de uso tópico contendo ácidos orgânicos como agentes de acidificação. No entanto, estes compostos orgânicos são limitados quanto a efetividade e capacidade de manutenção do pH ácido por longos períodos. Neste projeto é apresentada uma estratégia inédita de utilização de partículas de óxidos ácidos em veículos emulsionados para simular o manto ácido da pele humana. Serão sintetizadas partículas de trióxido de molibdênio (MoO3) e polioxometalatos de ânion Keggin (Cs2,5H0,5PW12O40 e K3PW12O40) como agentes de acidificação quimicamente estáveis, de alta capacidade de protonação e constância de liberação de prótons. O sucesso desta proposta deve auxiliar no desenvolvimento de fórmulas para aplicação tópica que biomimetizam o manto ácido e restaurem o pH ácido natural da pele para o tratamento de vários tipos de condições cutâneas adversas, como feridas agudas, feridas crônicas, infecções em sítios cirúrgicos, acne, dermatite atópica, psoríase, entre outras.
Título: Membranas Obtidas pela Técnica de Inversão de Fases para Aplicação no Tratamento de Efluentes Industriais
Coordenadora: Profa. Dra. Keila Machado de Medeiros
Vigência: 01/06/2021 à 01/12/2026
Descrição: A necessidade de aplicação de tecnologias mais limpas para o tratamento de águas residuárias e efluentes industriais é a chave para minimizar os impactos causados ao meio ambiente e recuperação dos recursos hídricos. Dentre essas tecnologias se destacam a tecnologia de membranas, pois apresentam vantagens como economia de energia, facilidade de operação, substitui os processos convencionais, recupera produtos de alto valor agregado, apresenta flexibilidade no projeto de sistemas e no desenvolvimento de processos híbridos. As membranas são bastante utilizadas na separação de materiais particulados em suspensão, devido à obtenção de uma água tratada de boa qualidade. Isto é especialmente interessante quando consideradas as perspectivas futuras de escassez e elevação dos custos para captação de água. Os resíduos provenientes da fiação de fibras sintéticas na maioria das vezes são reutilizados no seu próprio processo produtivo, mas se descartado no meio ambiente, o seu tempo de decomposição é muito longo. O uso destes resíduos poliméricos descartados pela indústria para a produção de membranas é de suma importância, pois visa uma solução para os problemas decorrentes ao descarte inadequado de resíduos sólidos no meio ambiente. A inversão de fases é a técnica mais utilizada na obtenção dessas membranas, o processo inicia-se pela desestabilização da solução polimérica, o que se consegue através da indução do estado de supersaturação, pela adição de um não-solvente ou pela mudança de temperatura da solução. Existem vários meios de se induzir instabilidade de uma solução polimérica, podendo levar a sua precipitação e para obter certo controle sobre o processo de inversão de fases, algumas métodos têm sido empregadas como a precipitação térmica, a precipitação por evaporação de solvente, a precipitação pela presença de vapores de não-solvente e a precipitação por imersão. A grande maioria das membranas microporosas, isotrópicas e anisotrópicas, disponíveis comercialmente, são preparadas por inversão de fase. Esta técnica nos permite ampla modificação morfológica a partir de pequenas variações feitas nos parâmetros utilizados durante o processo de preparação das membranas. Portanto, pretende-se obter membranas de nanocompósitos, de compósitos e de blendas poliméricas a partir de resíduos poliméricos descartados pela indústria e de polímeros convencionais, com características morfológicas adequadas para aplicação em processos de microfiltração no tratamento de águas e efluentes industriais, levando em consideração as exigências definidas pela legislação ambiental vigente.
Colaboradores: Discentes bolsistas: Joanne Graziela Andrade Mendes (PIBIC/FAPESB), Airan Magalhães Moura (PIBIC/CNPq) e Damares Oliveira de Jesus Ferreira (PIBITI/CNPq)
Agência de Fomento: Não há.
Outros: Colaboradores Prof. Dr. Carlos Antônio Pereira de Lima (UEPB) e Profa. Dra. Edcleide Maria Araújo (UFCG).