Livro de Resumos - ULisboa...aminas, biocidas, retardantes de chama, etc.), através de variados processos (microemulsão combinada com polimerização interfacial e sol-gel), para

2º Workshop

Plataforma de Nanotecnologia e Materiais do IST (IST-NM)

"Os Materiais e a Indústria Nacional"

Livro de Resumos

2º Workshop IST - NM Os Materiais e a Indústria Nacional

IST, 14 e 15 de Setembro de 2015 1



Caros Colegas,

o 2º Workshop da Plataforma do IST - Nanotecnologia e Materiais dedicado ao tema "Os Materiais e a Indústria Nacional" tem como objetivo promover o contacto entre investigadores do Instituto Superior Técnico com trabalho na área de Materiais e Nanotecnologias, tecnólogos e empresários do sector, numa dupla vertente:

- Investigação e desenvolvimento na área de Materiais e Nanotecnologias: situação atual, perspectivas e ações de desenvolvimento futuro

- O ensino da Engenharia de Materiais: realidade atual e necessidades industriais a curto, médio e longo prazos.

Esta será uma oportunidade para divulgação das atividades de I&D desenvolvidas no IST, salientando o seu potencial de inovação e despertando o interesse da indústria nacional na perspectiva de estabelecimento de parcerias para a eventual preparação de projetos de I&D na área dos Materiais e Nanotecnologias.

O Workshop inclui apresentações convidadas por representantes de indústrias nacionais na área dos Materiais e Nanotecnologias e comunicações convidadas de investigadores do IST com trabalho de I&D industrialmente orientado com interesse técnico e económico para o sector. Outros trabalhos desenvolvidos por investigadores do IST são apresentados sob a forma de poster.

O Workshop visa também discutir o ensino em Engenharia de Materiais no âmbito das necessidades de competitividade e crescimento da indústria nacional. O programa inclui apresentações convidadas e uma sessão de discussão sobre este tópico com a participação da Ordem dos Engenheiros.

Agradecemos a contribuição de todos os autores e desejamos uma participação estimulante e proveitosa no workshop.

A Comissão Organizadora.



Comissão Organizadora

Rui Vilar

Amélia Almeida

Maria Emília Rosa

Fátima Montemor

José Paulo Farinha

Programa 2ª feira, 14/09/2015 3ª feira, 15/09/2015 08:30-09:00 Inscrição 08:30-09:00 Inscrição 09:00-09:15 Sessão de abertura 09:00-09:30 [O5.1] 09:15-09:45 [O1.1] 09:30-10:00 [O5.2] 09:45-10:15 [O1.2] 10:00-10:30 [O5.3] 10:15-10:45 [O1.3] 10:30-11:00 Coffee break e sessão de posters 10:45-11:15 Coffee break e sessão de posters 11:00-11:30 [O6.1] 11:15-11:45 [O2.1] 11:30-12:00 [O6.2] 11:45-12:15 [O2.2] 12:00-12:30 [O6.3] 12:15-12:45 [O2.3] 12:30-14:00 ALMOÇO 12:45-14:15 ALMOÇO 14:00-14:30 [O7.1] 14:15-14:45 [O3.1] 14:30-15:00 [O7.2] 14:45-15:15 [O3.2] 15:00-15:30 Coffee break e sessão de posters 15:15-15:45 [O3.3] Educação em Engenharia de Materiais 15:45-16:15 Coffee break e sessão de posters 15:30-16:00 [O8.1] 16:15-16:45 [O4.1] 16:00-16:30 [O8.2] 16:45-17:15 [O4.2] 16:30-16:50 [O8.3] 17:15-17:45 [O4.3] 16:50-17:00 [O8.4] 17:45-18:00 [O4.4] 17:00-18:00 Discussão

20:00 Jantar 18:00 Encerramento



Comunicações Orais



O1.1 Polímeros e Compósitos: Oportunidades de Cooperação IST – Empresas

João C. M. Bordado

Centro de Recursos Naturais e Ambiente (CERENA), Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Av. Rovisco Pais, 1049-001 Lisboa, Portugal

e-mail: [email protected]

A intenção declarada deste encontro é a de debater e estimular oportunidades de Cooperação entre o IST e as Empresas que produzem e/ou utilizam Materiais. O IST tem já uma tradição reconhecida de cooperar com as Empresas Industriais, quer na área dos Materiais quer em muitas outras áreas. As áreas tecnológicas em que tem sido desenvolvida cooperação, no que toca a polímeros e compósitos podem ser listadas de forma esquemática:

Cortiças Produção e transformação. Ligantes, Agregação de Partículas, Compósitos, Modificação de Superfícies.

Termoplásticos Formulação de Compounds e Masterbatch Compatibilizantes, Biodegrabilidade, Efeito Barreira

Polímeros Reactivos Poliésteres Insaturados

PRFV, Agregados de Mármore e Siliciosos, Chapa ondulada, Equipamento para a Indústria Química. Compósitos com fibra de carbono. Poliuretanos e Prepolímeros de Isocianato Terminal Espuma de um componente (OCF) e Anti-fouling Reactivos Colas reactivas (aglomerados, colas cirúrgicas) Elastómeros Microcelulares e de origem renovável. Polímeros Reactivos com base em Mat. Primas Renováveis (Sustentabilidade).

É claro que o estímulo de actividades de cooperação requer um enquadramento que traga benefícios palpáveis quer para o IST quer para as Empresas, e há que reconhecer que os “Instrumentos Privilegiados” de financiamento dos projectos deverão ser nesta fase: Projectos Individuais e em Co-promoção (Portugal 2020) Projectos Europeus (Horizonte 2020)

Para estimular a cooperação há sempre que identificar interesses tecnológicos comuns, áreas em que a cooperação tem maior probabilidade de sucesso, e metodologias de cooperação de reconhecida eficácia, que serão brevemente revistos na apresentação. Para o sucesso de Qualquer Projecto com Empresas, devem contribuir, além de laboratórios bem equipados, a complementaridade de experiência técnica e científica, e a cultura de qualidade e rigor que caracteriza o IST. É sempre difícil avaliar quantificadamente o sucesso de um projecto de I&D, mas uma forma bem objectiva de o fazer consiste em identificar quanto do que foi estudado e desenvolvido foi também testado na produção, e a publicação de patentes conjuntas parece ser um bom indicador, e muito especial quanto algo do que foi desenvolvido no âmbito do projecto for implementado na produção industrial. Na área dos Polímeros e dos Compósitos o IST, na última década, realizou mais de 30 Projectos de Cooperação com empresas e foram registados, neste domínio tecnológico mais de 20 patentes, muitas dos quais com implementação industrial subsequente das tecnologias desenvolvidas. Serão revistas de forma breve algumas das oportunidades de cooperação já detectadas, que deverão permitir ilustrar os factores de sucesso e quantificação da probabilidade de êxito, em resumo, como montar um “Projecto imbatível”.



O1.2 A química verde nos materiais Jorge Moniza, Maria Godinhoa, Jorge Coelhob, Arménio Serrab, Cátia Costab

aResiquímica – Resinas Químicas, S.A., Mem Martins bDepartamento de Engenharia Química, Universidade de Coimbra, Pólo II, Coimbra


O comportamento ecológico dos materiais já não é uma tendência mas uma

característica e verificação adicional a juntar às propriedades de desempenho existentes. Para os fabricantes destes materiais, a vantagem ecológica é potenciada por consumidores cada vez mais exigentes e atentos e por legislação e certificações cada vez mais abrangentes.

Matérias-primas com perigosidade para o ambiente ou a saúde humana têm vindo a ser progressivamente eliminadas ou os produtos que as usam rotulados. Entra-se agora numa nova fase em que adicionalmente se procuram usar recursos renováveis para o fabrico de materiais sintéticos.

As resinas de poliéster insaturado são usadas para o fabrico de diferentes materiais, como botões, mármores sintéticos, compósitos com fibra de vidro. Na sua composição entram tipicamente monómeros de origem petroquímica, como glicóis, diácidos e estireno. Pretende-se substituir gradualmente estes monómeros por matérias-primas de origem renovável, mantendo o desempenho final dos produtos.

Uma tarefa desta envergadura envolve repensar toda a química e estrutura de polímeros com décadas de utilização. Assim, a Resiquímica, enquanto único produtor nacional de resinas de poliéster insaturado, associou a sua experiência no ramo à competência da Universidade de Coimbra em polímeros.

Nos últimos dois anos foi desenvolvido um projeto financiado pelo QREN com o objetivo de desenvolver poliésteres insaturados com pelo menos 50% matérias-primas renováveis. Do projeto GreenUP recentemente concluído, nasceram dois novos produtos comerciais e conhecimento para futuros desenvolvimentos.

Agradecimentos: O projeto GreenUP foi financiado pelo QREN, no âmbito do Programa Operacional Fatores de Competitividade, sistema de incentivos “I&DT Empresas – Projetos Individuais”, com o n.º 2013/30206.



O1.3 Plataforma Tecnológica de Microencapsulação Ana C. Marques, João M. Bordado

Centro de Recursos Naturais e Ambiente (CERENA), Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Av. Rovisco Pais, 1049-001 Lisboa, Portugal


A microencapsulação envolve um conjunto de técnicas específicas que permitem a preparação de partículas funcionais, constituídas por um material de suporte (agente encapsulante) e um composto ativo contido no seu núcleo, com o intuito de isolar tal composto e promover a sua libertação de forma controlada, ou programada. Tratam-se de materiais ativos cujas propriedades e capacidade de resposta a determinados estímulos resultam de uma seleção adequada dos materiais encapsulantes e encapsulados, do conhecimento profundo dos vários materiais de engenharia e do domínio das técnicas de microencapsulação, com o controlo rígido dos parâmetros de processamento.

A técnica de microencapsulação tem elevado potencial de incubação em novos ramos da indústria, para permitir soluções inovadoras que serão integradas em novos produtos no mercado ou nos já existentes, tornando-os mais competitivos.

Este trabalho reporta a criação de uma plataforma tecnológica de microencapsulação, principalmente destinada à área de Specialty Chemicals, que pretende oferecer a solução técnica para os mais variados problemas industriais, através do desenvolvimento de microcápsulas customizadas e contribuir assim para a criação de valor dos produtos produzidos nas empresas tecnológicas portuguesas.

São exemplos da nossa atuação a produção em pequena escala e a caracterização de microcápsulas que atendam a necessidades específicas de aplicação do cliente, mediante a manipulação de propriedades como o tamanho médio da cápsula, espessura da parede da cápsula, resistência química, estabilidade térmica, perfil de libertação do composto ativo, etc.

Para tal têm-se desenvolvido cápsulas com diferente morfologia (mononucleadas, polinucleadas e esferas compactas mas porosas), diferente material de suporte ou agente encapsulante (sílica, híbridos e polímeros), diferente material encapsulado (água, polióis, aminas, biocidas, retardantes de chama, etc.), através de variados processos (microemulsão combinada com polimerização interfacial e sol-gel), para diversas aplicações (Figura 1).

Figura 1. Exemplo de microcápsulas produzidas para viabilizar a cura de espumas monocomponente de poliuretano em ambientes de reduzida humidade.



O2.1 Espumas Flexíveis de Poliuretano - Principais Desafios e Tendências

Gustavo Marques

email: [email protected]

Ao longo dos últimos 75 anos, o triunfo da tecnologia dos poliuretanos desenvolvida por Otto Bayer, tornou-se numa notável conquista em vários campos de aplicação da indústria química, num negócio que continua a rentabilizar bilhões no mundo atual.

Em 1937, Otto Bayer desenvolveu um processo de síntese de novos polímeros por poliadição de isocianatos e poliois poliésteres, adequado à produção de adesivos, espumas, entre outros materiais que viriam a trazer vantagem competitiva sobre a síntese de poliamidas já patenteada. Foi no decorrer da década de 50, na Alemanha, que se patenteou o desenvolvimento comercial de poliuretanos em espumas flexíveis. O desenvolvimento desta indústria veio mais tarde a ser viabilizado com a introdução de polióis poliéteres, possibilitando o fabrico de espumas com melhor processabilidade, melhores propriedades e com menor custo face às já produzidas. [1]

Nos últimos 35 anos o poliuretano avançou de uma simples curiosidade de laboratório a produtos comercialmente relevantes na actualidade de hoje. Desta gama de produtos, as espumas flexíveis de poliuretano ganharam especial destaque pelas suas características inovadoras e diferenciadoras, assumindo hoje uma posição de relevo entre os produtos com maiores taxas de produção ao nível mundial. As vantagens oferecidas pela sua aplicação vão se tornando cada vez mais evidentes dada a sua disponibilidade numa vasta gama de durezas, resiliências e densidades. Com a evolução tecnológica, as espumas produzidas apresentam hoje uma grande multiplicidade de características físicas e químicas. Nos últimos anos, diferentes tipos de espumas têm vindo a ser desenvolvidas e materializadas em mercados como a indústria automóvel, calçado, colchoaria e mobiliário. Graças à grande versatilidade na alteração da sua cadeia polimérica pela combinação de diferentes polióis, isocianatos, entre outras matérias-primas, uma ampla gama de materiais têm sido desenvolvidos, destacando-se as espumas de elevada resiliência (HR), espumas de elevado suporte (HLB), espuma Hipersoft (HS), espumas viscoelásticas e espumas de muito baixa densidade com expansão física por CO2.

A crescente preocupação com o meio ambiente e a sua sustentabilidade têm assinalado as últimas décadas com o início de uma nova fase de desenvolvimento de produtos e processos. Espumas flexíveis de baixas emissões, a obtenção de novos polióis a partir fontes renováveis, aditivos reactivos, bem como novos processos de espumação têm sido continuamente implementados com sucesso. Também a evolução da economia e as exigências do mercado actual são hoje uma alavanca ao acesso a produtos e a serviços diferenciados pelo conforto e bem-estar, e é neste contexto, que o requisito de espumas flexíveis com propriedades especiais tem crescido bastante, trazendo novas oportunidades e também novos desafios à investigação. O mercado da indústria automóvel é um deles, um sector extremamente exigente ao qual não se medem esforços na imposição de melhorias ao nível de conforto, das emissões de compostos orgânicos voláteis e ao nível da resistência à degradação térmica e humidade. Existe também uma acrescida preocupação na procura de tecnologia para a reciclagem ou reincorporação destes materiais. A incorporação de materiais, como princípios activos encapsulados, grafeno ou até mesmo de nanomateriais, em formulações já concebidas, será também um dos avanços que se tornará numa tendência futura.

Referências

[1] 75 years of polyurethane: The beginning (Part 1). (2012, April/May). Polyurethanes Magazine International , 9, pp. 76-85.



O2.2 Cortiça, um material técnico com futuro? Alexandre Pereira

Engº Aplicações da AMORIM CORK COMPOSITES SA e-mail: [email protected]

A cortiça, obtida a partir do Sobreiro (Quercus suber L.) é um material intrigante, de

origem natural e com propriedades singulares. Segundo alguns autores, o Sobreiro existe desde a formação da bacia do mediterrâneo,

há mais de 60 milhões de anos e por isso, desde tempos imemoriais, a cortiça é extraída e usada nas mais vulgares aplicações dos povos que habitaram estas zonas.

Rober Hooke (1635-1703) famoso pela lei de Hooke, foi pioneiro no uso do microscópio e ficou famosa a sua observação de lamelas de cortiça. Nessas observações usou pela primeira vez o termo “células” aplicando-o à estrutura alveolar da cortiça que estava a descrever, passando a ser um termo científico generalizado.

Há mais de 140 anos que o Grupo Amorim tem estado activamente envolvido na indústria da cortiça, começando com a produção de rolhas até à diversidade de aplicações que tem hoje em dia.

Antes dos anos 60 e do desenvolvimento dos polímeros, a cortiça natural era a “esponja” ideal para diversas aplicações técnicas como: coletes salva-vidas; bóias para depósitos de combustível; juntas para motores; artigos de desporto e lazer; componentes calçado, só para citar alguns.

Após os anos 60, com os novos materiais sintéticos, a cortiça natural foi sendo relegada para algumas aplicações de nicho, mas mesmo assim, durante esse período foi o material de isolamento térmico nos foguetões do programa espacial americano.

Felizmente a indústria da cortiça soube aproveitar as vantagens que estes novos materiais sintéticos traziam e começou a usá-los para a produção de cortiça aglomerada, usando os desperdícios da cortiça natural obtidos da produção das rolhas naturais, chegando a ser muito comum o termo “corticite” (nome comercial de um destes aglomerados).

Resultado de uma contínua necessidade em corresponder à procura dos sectores que fornecia, a indústria da cortiça nos anos 80, teve que continuar a expandir os limites naturais das propriedades da cortiça com polímeros cada vez mais técnicos, como sejam os poliuretanos, borrachas e silicones.

Com o novo milénio, intensificou-se a procura por materiais de origem natural e, preferencialmente multi-funcionais, sendo a cortiça naturalmente um dos materiais de eleição. Isto levou a que nos últimos anos, se tenha estado a aumentar ainda mais os limites de utilização da cortiça, levando-a a aplicações e condições onde as suas características naturais são factores determinantes e essenciais.

Isso só é possível com projectos de investigação de vários anos e em sectores de alta tecnologia como o automóvel; aeronáutica e espaço, usando materiais e processos state-of-the-art.

Só ficando a conhecer alguns destes projectos de desenvolvimento que temos feito é que se poderá responder à pergunta do título. Nós, na Amorim, já temos a certeza que a cortiça é um material com um futuro promissor.



O2.3 Desenvolvimento de Produtos Tridimensionais, à Base de Quitosano, para Aplicações Ortopédicas

Lígia Figueiredoa, Frederico Ferreirab, Luís Pintoc, Alexandra Rodriguesd

a IDMEC, Instituto Superior Técnico, Av. Rovisco Pais, 1049-001 Lisboa. b Departamento de Bioengenharia e IBB – Instituto de Bioengenharia e Biociências, Instituto Superior Técnico, Av. Rovisco Pais, 1049-001 Lisboa.

c Altakitin S.A., Rua José Gomes Ferreira, Arm. D, 2660-360 São Julião do Tojal.

a,d GI-MOSM/ISEL/ADEM, Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, Rua Conselheiro Emídio Navarro,1959-007 Lisboa.


Tradicionalmente, os implantes ortopédicos são fabricados com biomateriais inertes:

metais, cerâmicos e polímeros sintéticos. Estes materiais apresentam a desvantagem de, muitas vezes, necessitarem de ser removidos após o crescimento ósseo, o que envolve custos e riscos adicionais. Nos últimos anos, e em determinadas aplicações ortopédicas, os implantes inertes foram sendo substituídos por implantes “temporais”, capazes de ser reabsorvidos pelo organismo após a sua função transitória. Contudo, estes implantes podem apresentar problemas, tais como uma menor resistência mecânica, degradação prematura e processos inflamatórios causados pelos produtos libertados durante a degradação do implante [1]. Nesse sentido, espera-se que a utilização de um polímero natural, na construção dos implantes reabsorvíveis, possa reduzir ou até evitar a ocorrência de tais problemas.

O quitosano é um biopolímero natural derivado da quitina, sendo esta um dos polímeros naturais mais abundantes na natureza, capaz de ser obtida através dos exoesqueletos de crustáceos, como camarões, lagostas, entre outros [2]. A extracção da quitina, a partir de cascas esmagadas de crustáceos, requer a remoção de minerais e proteínas. Por sua vez, o quitosano é obtido através da desacetilação da quitina [2].

A utilização do quitosano tem gerado grande interesse devido ao seu grande potencial; por um lado apresenta propriedades interessantes para a comunidade médica e farmacêutica, tais como alta biocompatibilidade e biodegradabilidade, por outro lado, em escala industrial, existe uma grande facilidade e disponibilidade em produzir quitosano de modo a que se obtenham produtos finais com uma boa relação custo-eficácia. Contudo, não é fácil produzir formas 3D de quitosano densas e rígidas, devido às dificuldades inerentes à engenharia do processo e porque os produtos densos de quitosano apresentam um comportamento mecânico do tipo frágil. Desta forma, neste trabalho de investigação, propõe-se desenvolver um processo produtivo para construir peças densas 3D de quitosano, assim como melhorar as suas propriedades finais (boa resistência mecânica e biodegradabilidade adequada face à aplicação ortopédica final), para que no futuro estas peças possam vir a ser utilizadas, de forma eficaz, como implantes ortopédicos reabsorvíveis.

Referências [1] Eglin D., Alini M., Eur Cell Mater. 16, 2008, 80-91. [2] Venkatesan J., Vinodhini P.A., Sudha P.N., Adv Food Nutr Res. 73, 2014, 59-81

Agradecimentos: Fundação para a Ciência e Tecnologia – bolsa SFRH/ BD/ 51949/ 2012.



O3.1 Tintas Inteligentes de Base Aquosa J. M. G. Martinhoa, J. P. Farinha a, S. Piçarra a, b

a Centro de Química-Física Molecular and IN- Institute of Nanoscience and Nanotechnology, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa

b Escola Superior de Tecnologia de Setúbal, Instituto Politécnico de Setúbal

[email protected] De forma a cumprir as crescentes exigências ambientais, a indústria de tintas e vernizes tem vindo a substituir as tradicionais tintas orgânicas, formuladas à base de solventes, por tintas aquosas, com reduzidos teores de compostos orgânicos voláteis (VOCs). Estas tintas são formuladas a partir de dispersões de nanopartículas poliméricas (latexes) que, ao secarem, originam filmes poliméricos em três estágios ( representados na Fig.1).

A evaporação da água começa por favorecer a aproximação das partículas, originando um aglomerado denso de nanopartículas poliméricas (estágio I). A acção combinada da capilaridade, pressão osmótica e redução da energia interfacial provoca, então, a deformação das partículas poliméricas, originando um filme denso, formado por partículas poliédricas, sem a existências de espaços livres (estágio II). Estes filmes são frágeis devido às fracas interacções entre as partículas. Contudo, a temperaturas superiores à “Temperatura Mínima de Formação de Filme”, as cadeias podem difundir através das interfaces, que se desvanecem, formando-se um filme idealmente homogéneo (estágio III), com melhores propriedades mecânicas. Se, no entanto, o objectivo for a produção de filmes com propriedades semelhantes aos produzidos a partir de tintas orgânicas, para além da difusão das cadeias

torna-se ainda necessário promover a formação de ligações cruzadas entre elas, durante o processo de difusão (estágio III). Nesta comunicação são revistos os processos de formação do filme com especial enfase em dispersões reactivas compostas por partículas poliméricas funcionalizadas com grupos reactivos capazes de formar ligações cruzadas por resposta a estímulos externos, tais como o teor em água, temperatura, luz ou pH.

Referências [1] Picarra, S.; Afonso, C. A. M.; Kurteva,V. B.; Fedorov,A.; Martinho, J.M. G.; Farinha, J.P. S., J. Colloid and Interface Sci. 2012, 368, 21-33.

[2] Piçarra, S.; Fidalgo, A.; Fedorov, A.; Martinho, J. M. G.; Farinha, J. P. S., Langmuir 2014, 30, 12345-12353.

Agradecimentos: Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT, Portugal): Projectos: RECI CTM-POL 0342 2012; PEst-OE/CTM/LA0024/2013.

Latex dispersionPolymer nanoparticles in water

Water evaporation

Stage INanoparticles in contact

Stage IIDeformed nanoparticles

Stage IIIMechanically rigid film

Particle deformation

Polymer interdiffusion

Fig.1 – Formação de um filme a partir de uma dispersão aquosa de partículas poliméricas.



O3.2 Desafios na Criação de Novos Nano-Produtos: uma

estória recente José Carlos Lopes

Laboratório Associado LSRE-LCM, FEUP, UPorto e-mail: [email protected]

Os recentes desenvolvimentos nas nano-ciências, tem vindo a criar um número infindável

de novos produtos, com propriedades muito especiais, que apontam para um futuro explosivo

na criação de novos produtos, e de grandes oportunidades em novos mercados de produtos de

consumo. Entre o novo nanomaterial e o produto no mercado global, existe um infindável

conjunto de desafios de desenvolvimento de produto, e de conquista de mercados. A estória da

experiência pioneira da criação de um nano-produto nacional, a nanoXIM, será partilhada e

analisada, e os desafios previsíveis para novos produtos desenvolvidos recentemente.



O3.3 Revestimentos Funcionais para Aplicações em Optoelectrónica, Energia e Protecção de Materiais

Rui M. Almeida

Departamento de Engenharia Química / CQE

Instituto Superior Técnico / ULisboa

Lisboa, Portugal e-mail: [email protected]

A produção de energia limpa a partir de fontes renováveis e a eficiência energética são

duas questões para as quais é essencial o desenvolvimento de novas tecnologias. Um exemplo do primeiro caso é a energia solar fotovoltaica, cuja eficiência ainda precisa de ser melhorada. Por outro lado, a geração de luz branca (iluminação de estado sólido) baseada na combinação de díodos emissores de luz (LED) com materiais fosforescentes (LEDs brancos) é um exemplo de ambos os casos. Os LEDs brancos são muito mais eficientes do que as lâmpadas incandescentes e mais amigos do ambiente do que as lâmpadas fluorescentes, mas o seu desempenho ainda pode ser melhorado. A eficiência quer das células solares fotovoltaicas, quer dos LEDs brancos, pode ser melhorada mediante a aplicação de revestimentos que possibilitam a conversão de frequência da luz absorvida ou emitida, respectivamente.

Muitos processos industriais tais como o corte e a soldadura por laser requerem lasers de estado sólido de elevada potência com boa qualidade de feixe e elevada eficiência óptica. O conceito de laser de disco fino conduz a uma boa gestão térmica, com boa qualidade do feixe. O processo sol-gel possibilita uma alternativa mais barata aos monocristais de YAG dopados com Yb para o fabrico do disco do material opticamente activo.

Finalmente, considerar-se-ão revestimentos inovadores para a protecção de materiais metálicos e outros e sensores ópticos de filme fino, cujo estudo e desenvolvimento decorrem no âmbito de trabalhos em curso no Centro de Química Estrutural do Instituto Superior Técnico, em Lisboa, com o apoio da Fundação para a Ciência e a Tecnologia.



O4.1 A aplicação da nanotecnologia nos materiais cerâmicos

Paulo Conceição

Revigrés, Águeda-Portugal E-mail: pauloconceicao@Revigrés.pt

Constituída em 1977, a Revigrés é uma referência no sector cerâmico, especializada na

produção de pavimentos e revestimentos. A empresa destaca-se pela forte aposta no Design, Inovação, Qualidade dos seus produtos e Serviço ao cliente.

A Revigrés tem a quádrupla certificação do sistema de gestão integrada, nos referenciais: Qualidade; Ambiente; Responsabilidade Social e Investigação, Desenvolvimento e Inovação.

A gama de produtos cerâmicos, é apresentada nas tipologias: Revestimentos em monoporosa; Pavimento e Revestimento em porcelânico esmaltado; Pavimento e Revestimento em porcelânico técnico.

O desenvolvimento do Pavimento e Revestimento em porcelânico técnico, denominado Porcelanato, possibilita o uso de materiais cerâmicos em substituição das pedras naturais polidas, com melhor desempenho técnico: resistência mecânica superior; maior dureza superficial; e, melhor resistência à mancha.

O Caso de Estudo Revigrés recai sobre as etapas de desenvolvimento de um Polímero híbrido nanotecnológico, para a impermeabilização de porcelanato polido, e da sua aplicação em processo industrial.

Agradecimentos: Em nome da Revigrés agradeço todo o empenho e dedicação de Senhor Ponsone (CEO Ancora), da sua equipa: Mr. Krupp (n-tec), Mr. Kranz (R&D n-tec), Mrs. De Gutsche (Quality Assurance n-tec) e Mr. Interwies (n-tec); e de toda a equipa Revigrés.



O4.2 A experiência do CTCV na inovação em materiais e tecnologias na indústria cerâmica portuguesa

Helio Jorgea, Luc Hennetiera, Victor Franciscoa

Centro Tecnológico da Cerâmic e do Vidro (CTCV), iParque - Parque Tecnológico de Coimbra,

Lote 7, 3040-540 Antanhol (Coimbra) e-mail: [email protected]

O CTCV é uma entidade do sistema científico e tecnológico nacional (SCTN) que apoia a

inovação e a investigação e desenvolvimento das empresas industriais portuguesas desde a sua génese. O “core” de atividade de I&DT, mas não se limitando aqui, concentra-se na indústria cerâmica disponibilizando recursos humanos e meio físicos para a execução de projeto de I&DT com o objetivo de alavancar a competitividade das empresas.

A indústria portuguesa produtora de produtos cerâmicos tem revelado uma dinâmica crescente na procura de inovação e na geração de valor acrescentado por essa via, como meio de crescimento sustentado do negócio. O CTCV tem sido um parceiro-chave nesta tendência respondendo ao desafio do sector de catalisar a renovação tecnológica e a incorporação de novos materiais

Nesta comunicação serão apresentados alguns projetos de I&DT realizados em parceria com empresas de cerâmicas e com outras entidades do SCTN que demonstram o grau de inovação dos processos e produtos alvo desses projetos, desde produtos cerâmicos multifuncionais (revestimentos/coberturas fotovoltaicas, auto-limpantes, termocrómicas ou sensitivas, revestimentos para gestão energética de edifícios [Figura 1]) aos novos processos de fabrico (cozedura assistida por micro-ondas, impressão 3D, decoração digital, moldação por injeção de pós).

Os processos de I&DT implementados têm como objetivo primário a obtenção de protótipos experimentais, prova de conceito ou demonstração pré-industrial, sempre direcionado para as necessidades do mercado detetadas pelas empresas ou soluções para problemas concretos.

Figura 1 – Protótipos de revestimento cerâmico PCM e de telha termocrómica a aumento da eficiência energética de edifícios



O4.3 Proposta de Candidatura SOLRES Pedro Faria, Consórcio SOLRES

Director Geral da Micronorma, S.A. [email protected]

The electronics industry in Europe is thought to have an immense impact on the European

economy and jobs. Recent numbers indicate it is responsible for 21% of Manufacturing of EU GDP, 20% jobs, 25 industrial sectors (dominated by SME).

The consumer electronics industry thrives on innovation and new line products, and the industrial electronics product line (automotive, aeronautic, appliances) is strongly dependent on intense engineering, and complex, intricate assembly operations, requiring very highly skilled technicians. On the other hand, shop floor footprint is small, and parts and warehouse facilities are also sizeable, making it perfect to breed in European soil.

In February 2003, the EC adopted the RoHS directive (Restriction of Hazardous Substances Directive), definitely enforced locally on each EC country on 01/06/2006. Among the prohibited substances is Lead, used extensively in many shapes and forms in various applications, and thus implied a huge effort to change products specs, processes and standards to comply with RoHS directive.

In particular, the EU RoHS Directive required removal of Lead from electronics production processes and final products, and the electronics industry was obliged to replace soldering processes based on Pb-Sn solders with Lead-free Sn-based solders, used extensively in assembly operations. A similar evolution was observed in some US states, and in several Far East countries, in the former couple of years, but not to such a degree. This evolution required the adaptation of existing processes and welding equipment to the newly introduced solders, an adaptation not exempt of difficulties. The EC also made a huge effort promoting several funded projects for the update of the industrial sector to this new reality, but none related to the severe conditions that process equipment has to endure when all the remaining items of the process chain were changed. And the main concern comes from the lead-free solder used in the assembly operations of serial production electronics [1].

Referências

[1] SOLRES proposal, 2012, proposal nr. 608842, call FP7-2013-NMP-ICT-FOF

Agradecimentos: Consórcio SOLRES



O4.3 Relative Comparison Study of a Specific Geometry Using Toolsteel and Q&T Heat Treatment

Pedro Fariaa, Tatiana Loiob, Bruno Silvac

a Director Geral, Micronorma, S.A. b Responsável de Qualidade e IDI, Micronorma, S.A.

c Responsável de Projecto, Micronorma, S.A.

[email protected]

Scope: The performed study has the main goal of evaluating the influence of different suppliers of steel, tempering and quenching, in the parts toughness. The test was made using Wr.Nr.1.2842 steel, supplied from three different steel manufacturers. The tempering and quenching process was also made by three different suppliers. Considerations about the test: The test was performed using the basis of a three point flexural test, where a specimen is supported on two pins with a certain distance to the sample’s edges. In the center a loading pin applies a gradual (slow) force until the sample breaks. The difference between the performed test and the three point flexural test relies in the sample geometry. For the performed test, the used samples had a V shaped notch located in the center of the face that is opposite to the loading pin.

Conclusions: The purpose of the study was fully attained, thus showing that even in a conventional company like Micronorma it was possible to setup a ram and a monitoring device to provide some data and some guidance to what the market is providing in terms of raw material and heat treatments. The study was not meant to qualify or disqualify any of the services of the companies involved, it is only an internal study.



O4.4 Materials development for applications in hard environments

H. Fernandes1, M. Dias1, F. Guerreiro1, J. Loureiro1, C. Silva1, R. Gomes1, E. Alves1, T. Pereira1,

R. Mateus1, H. Figueiredo1, H. Alves1, N. Catarino1, J. Brito2, P. Carvalho3, G. Mazzitelli4, F.

Tabares5, C. Porosnicu6, C.P. Lungu6, A. Hakola7

1Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, 1049-001 Lisboa, Portugal

2LNEG, Laboratório Nacional de Energia e Geologia, Estrada do Paço do Lumiar, 1649-038 Lisboa, Portugal

3CEFEMA, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa,Av. Rovisco Pais, 1049-001 Lisboa, Portugal

4ENEA, Unità Tecnica Fusione, C.R. Frascati, Via E. Fermi 45,00044 Frascati, Roma, Italy

5Laboratorio Nacional de Fusion, Ciemat, Avenida Complutense 22, E-28040 Madrid, Spain

6National Institute for Lasers, Plasma and Radiation Physics, Bucharest 077125, Romania

7VTT Technical Research Centre of Finland Ltd, VTT, Finland


Materials to work in space or high radiation fields, like nuclear reactors, must display very unconventional properties that are under investigation in Europe. In the fusion domain, IST participates in the Eurofusion workprogramme in the research domains of Fusion Materials and Plasma Wall Interaction. It should be focused that in new fusion reactor designs, tungsten (W) will be used as plasma facing material in the divertor module, where the main plasma power exhaust occurs in modern tokamaks, whereas beryllium (Be) will cover the first wall of the vacuum vessel.

New thermal barriers between the plasma facing W at the divertor and the CuCrZr heat sink operating at higher temperatures are required to accommodate the thermal gaps and our team is developing tungsten carbide-copper cermets with 25, 50 and 75 % volume fraction of copper, prepared by hot pressing at temperatures ranging between 800 and 1150oC and applying pressures of 34 and 44 MPa.

A new approach makes use of liquid metals as plasma facing components taking advantage of the regenerative properties of the liquid surface keeping the power exhaust capabilities. Presently, pure liquid thin (Sn) and a thin-lithium (SnLi) alloy are being irradiated at the ISTTOK tokamak in order to investigate the retention behaviour of deuterium in the samples.

Also the study of mixed Be-W compounds formed by the erosion of the reactor walls and their reactivity with deuterium or helium (main components of the burning plasma), nitrogen (used as protective seeding gas for the divertor) and carbon or oxygen (always present as contaminants) is a major activity in the group.



O5.1 Armazenamento de energia por via electroquímica: supercondensadores do tipo redox

M.F. Montemor

CQE – Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, 1049-001 Lisboa e-mail: [email protected]

O armazenamento de energia é considerado um dos grandes desafios do século XXI. A

utilização racional da energia exige o desenvolvimento de tecnologias de armazenamento de máxima eficiência, capazes de responder a picos de produção e de procura.

Baterias e supercondensadores são as duas tecnologias de maior potencial para se atingirem estes objetivos. São também alvo de intenso trabalho de investigação no sentido de se maximizar a densidade de energia armazenada e a densidade de potência. Os supercondensadores possuem em geral elevada densidade de potência e uma excelente ciclabilidade, mas carecem de densidade de energia. No entanto, a combinação de diferentes metais de transição, ou a fabricação de compósitos de óxidos metálicos e estruturas de carbono, tem demonstrado que a densidade de energia dos supercondensadores pode ser bastante elevada.

Este trabalho tem como objetivo demonstrar alguns dos avanços que têm sido efetuados neste domínio, salientando-se o papel que os investigadores do IST têm vindo a desempenhar a nível nacional e internacional. Agradecimentos: CQE e FCT: financiamiento UID/QUI/00100/2013.



O5.2 Desenvolvimento de Novas Soluções e Produtos Tecnológicos com Base em Novos Materiais Funcionais e

Inteligentes Ana Montes, João Gomes, Bruno Matos, Miguel Ribeiro

CeNTI – Centi for Nanotechnlogy and Smart Materials - Rua Fernando Mesquita, 2785 - 4760-034, Vila Nova de Famalicão-Portugal


O CeNTI - Centro de Nanotecnologia e Materiais Técnicos, Funcionais e Inteligentes- é um centro de I&D privado sem fins lucrativos, reconhecido a nível europeu e que tem como missão o desenvolvimento de novos materiais, de forma a contribuir para a criação de produtos e inovações de elevado valor acrescentado, nas suas várias etapas de desenvolvimento junto da indústria. Actualmente, participa em mais de 40 projectos de I&D+I (públicos e privados) com empresas nacionais e internacionais que estão presentes em vários sectores de actividade. A criação de novas soluções e tecnologias em que actualmente o CeNTI está envolvido baseia-se em grande parte na funcionalização de novos materiais e na respectiva industrialização.

A importância dos materiais funcionais e inteligentes para a indústria é evidenciada pela existência de projectos de elevado interesse económico nos quais o CeNTI está incluído e que tentam dar resposta a inúmeros desafios tecnológicos atuais. Um destes desafios é o armazenamento eficiente de energia para sistemas auto-suficientes que não dependam da alimentação da rede eléctrica e que tem levado a comunidade científica a investir fortemente para desenvolver uma nova geração de baterias ou supercondensadores cada vez mais finos, leves e de fácil integração. No âmbito desta temática, o CeNTI tem vindo a desenvolver no âmbito do projecto europeu POWERWEAVE duas tipologias de fibras inteligentes que apresentem a capacidade de gerar energia através da construção por multicamada de materiais orgânicos (fibras fotovoltaicas), e outra tipologia/tecnologia de fibras capazes de armazenar essa energia (fibras supercondensadoras). A combinação destes dois tipos de fibras para a construção de um têxtil inteligente representa uma solução inovadora e de alto valor tecnológico e comercial.

No sector têxtil existem ainda muitos exemplos de utilização de materiais funcionais e inteligentes. A incorporação de sensorização e iluminação decorativa e funcional em têxteis na indústria automóvel tem sido também um dos focos deste centro de investigação. Como exemplo refira-se o projecto iTechInovcar no qual foram desenvolvidos sensores de aproximação e sistemas de iluminação LED incorporados nos revestimentos têxtil de determinadas componentes do interior automóvel criando funcionalizações até então inexistentes, o que já mereceu o reconhecimento internacional com a atribuição do FESPA Gold Award – Innovation Product 2015. Também na indústria aeronáutica com o projeto Sense o CeNTI pretende conjugar tecnologias tão distintas como a electrónica impressa feita de materiais de sua natureza finos e flexíveis, com a tecnologia aeronáutica baseada em fibra de carbono rígida e de estrutura robusta para a construção de um depósito de combustível inteligente e totalmente inovador.

Esta apresentação pretende dar a conhecer a vasta abrangência dos materiais funcionais e inteligentes, o tipo de soluções tecnológicas que pode oferecer ao mercado, as suas implicações na indústria e qual o papel desempenhado pelos centros tecnológicos como o CeNTI junto das empresas para superar os desafios subjacentes a esta temática.



O5.3 Aplicações industriais e ambientais de lasers R. Vilar

Instituto Superior Técnico, Av. Rovisco Pais, 1049-001, Lisboa

[email protected]

O Grupo de Processamento de Materiais por Laser do Instituto Superior Técnico foi

pioneiro a nível nacional e internacional no desenvolvimento de técnicas avançadas de processamento de materiais por laser, em particular no tratamento superficial por laser e no revestimento por deposição assistida por laser de materiais metálicos e cerâmicos. Esta atividade alargou-se depois a outras áreas de processamento de materiais por laser e engenharia de superfícies, designadamente o fabrico aditivo por deposição assistida por laser, o corte e a ablação de tecidos biológicos por lasers de excímero e femtosegundo, a nanotexturização de biomateriais para indução de osteointegração, prevenção da adesão bacteriana e formação de biofilmes, e para controle da molhabilidade.

Uma segunda linha de ação envolve o desenvolvimento de equipamentos LIDAR (Light Detection And Ranging) e de LIF-LIDAR (Laser Induced Fluorescence com excitação e detecção por métodos LIDAR) para detecção e estudo da propagação de incêndios florestais, para detecção de intrusão e análise de poluentes em meio aquático.

Na comunicação serão apresentados exemplos ilustrativos das actividades realizadas e sugestões de desenvolvimento futuro em áreas de elevado impacto económico e industrial.



O6.1 DURIT: Investigação, desenvolvimento e produção de ferramentas de desgaste

Eduardo Soares, Manuel Valente, Joaquim Sacramento

Durit – Metalurgia Portuguesa do Tungsténio Lda, Albergaria-a-Velha e-mail: [email protected]

A DURIT, empresa fundada em 1981, é uma empresa nacional cuja actividade se centra

na produção de ferramentas de elevada resistência ao desgaste elaboradas na sua grande maioria a partir do metal duro.

Este material compósito, produzido pela via pulverometalúrgica, e constituído essencialmente por carboneto de tungsténio (WC) embebido por uma fase metálica de cobalto ou níquel (Co,Ni), apresenta uma história de sucesso de mais de 60 anos, continuando ainda hoje a justificar as características de diferenciação que fazem dele um material de eleição na execução de componentes de desgaste nos mais variados sectores industriais: na petroquímica, siderurgia, farmacêutica, metalomecânica, cerâmica, alimentar ou têxtil, entre outras.

A indústria do metal duro, bem como o conhecimento técnico-científico associado a este material, tem sido marcado por evoluções constantes ao longo da sua história: a introdução de novas composições químicas, particularmente novos ligantes metálicos e novos carbonetos de granulometrias micrométricas a nanométricas; novas técnicas de compactação e sinterização – mais eficientes e eliminadoras de defeitos macro e microestruturais; a extrapolação das relações microestruturais e de interfaces carboneto/fase metálica para as propriedades finais ou perfil de densificação; a introdução dos processos de modelação na simulação do comportamento mecânico; a caracterização química e metalúrgica e o revestimento de superfícies entre um grande número de outros temas.

A grande competitividade associada a este material, a exigência tecnológica crescente dos processos que dele dependem, ampliada pelos efeitos de uma grande concentração de recursos minerais no continente asiático e em locais de maior instabilidade política, obrigam à adopção de filosofias comerciais, de produção e utilização de recursos, com um grande pendor inovador como factor diferenciador e agregador de valor abordados igualmente nesta comunicação.



O6.2 Engineering & Tooling – Roadmap Tecnológico 2020: Desafios e Oportunidades

Rui Tochaa, António Batistab

a Diretor-Geral da POOL-NET (Engineering & Tooling Cluster),

e-mail: [email protected] b Coordenador da área de Vigilância Tecnológica do CENTIMFE,


A economia mundial apresenta-se em grande mutação, instabilidade e com elevados índices de incerteza relativamente à sua evolução futura, condicionando todas as análises prospetivas. Regista-se um conjunto de alterações profundas no comércio mundial, traduzidas numa nova centralidade dos negócios mundiais, com o epicentro no oriente (China, Japão, India, Coreia do Sul e o restante sudeste Asiático), com aumentos significativos da quota no comércio mundial. Registamos um nova realidade global, traduzida no alargamento (três vezes maior) do Canal do Panamá, que permite reduzir uma semana em média, o transporte de mercadorias, do oriente para a Europa, incrementando desta forma os fatores de concorrência internacional. A Europa asume neste novo quadro de desenvolvimento (Visão 2020), uma aposta na “Re-Industrialização”. O Cluster Engineering & Tooling, coordenado pela POOL-NET, criado em 2008, integra as Indústrias de Moldes, Ferramentas Especiais e de Plásticos. A dinamização deste Cluster assenta na Cooperação e Coopetição (assumindo a sua marca coletiva “Engineering & Tooling from Portugal”), Investigação, Desenvolvimento e Inovação (suportada no Roadmap Tecnológico nacional e Europeu, do Tooling, para o período 2015-2020), na Internacionalização e Interclusterização, na Qualificação, Formação e Empreendedorismo, procurando reforçar a competitividade das empresas do Cluster. Trata-se de um Cluster infrestrutural para o desenvolvimento e industrialização de produtos globais, que assume ainda um papel estratégico na atração de Investimento Estrangeiro, captação e fixação de recursos qualificados na economia.

O Cluster Engineering & Tooling, Coordena a European Tooling Platform, visando a definição do Roadmap Tecnológico do Tooling e o suporte á definição e alinhamento dos programas de Investigação Europeus (HORIZON 2020), Nacionais (PORTUGAL 2020) e Regionais (RIS3). Neste enquadramento, apresentaremos os Roadmaps Tecnológicos para 2014-2020 (nacional e europeu), bem como as principais linhas de desenvolvimento futuro, perspetivando a dinamização de Redes de I+D+I que contribuam para o reforço da competitividade futura do Cluster.

Referências [1] “RoadMap Tecnológico do Engineering & Tooling”, Batista, António; Fidélis, Nuno; Tocha, Rui; CENTIMFE; CEFAMOL; Marinha Grande, Portugal, Dezembro 2014. Agradecimentos: Agradecemos o convite do Professor Rui Vilar para participarmos nesta iniciativa e aos stakeholders do Cluster Engineering & Tooling pelo exemplo de concretização e parceria que promovem numa lógica de ação coordenada e coletiva.



O6.3 Criar negócio a partir da engenharia de materiais Pedro Miguel Amaral

Universidade de Lisboa, Instituto Superior Técnico, Departamento de Engenharia Mecânica,

Avenida Rovisco Pais, 1049-001 – Lisboa - PORTUGAL mail: [email protected]

Em 1999, 3 investigadores do IST que se encontravam em distintas fases da sua carreia

académica, visionaram que a aplicação da ciência deveria ser complementada com a aplicação económica de resultados obtidos a partir da sua investigação. Em 2001 criaram a empresa FrontWave uma spin-off do IST. Em 4 anos, levaram a cabo um processo cujo objectivo era passava por permitir a comercialização de ideias e conhecimento relativo a uma área de atividade pouco explorada em Portugal – a indústria da pedra natural. Sendo um país tão rico neste recurso mineral e registando-se uma mudança significativa na alteração de processos e produtos ao nível da indústria, o conhecimento adquirido ao nível do IST nas áreas da caracterização e avaliação do comportamento mecânico de materiais e desenvolvimento de metodologias para a caracterização dos processos industriais de corte, permitiu incrementar o impacto destes tópicos junto quer da comunidade científica quer junto das empresas mais relevantes do sector. Os trabalhos iniciais desenvolvidos fizeram aumentar igualmente o impacto junto da comunidade de alunos, permitindo formar profissionais que sustentaram os desenvolvimentos entretanto realizados.

A FrontWave é atualmente uma empresa pioneira no projeto, desenvolvimento e implementação de produtos e tecnologias de produção ligadas ao sector da pedra natural e materiais afins. A empresa é detentora de soluções inovadoras para o mercado global, geradas a partir da caracterização, otimização e aplicação de materiais e sistemas multifuncionais. Dado o estado de maturidade de algumas destas soluções, verificou-se que as mesmas se aplicam transversalmente às áreas da engenharia e tecnologia mecânica, materiais, engenharia civil, entre outras. Como forma de maximizar o retorno do seu investimento, a empresa estruturou a sua equipa para dar resposta às necessidades de uma cadeia de valor que conhece e trabalha desde a sua existência. Dentro destas necessidades encontram-se algumas de grande interesse para aqueles que dominam algumas das principais áreas de atividade da engenharia de materiais, tais como: i) o desenvolvimento de produtos compósitos multifuncionais; ii) a caracterização avançada do comportamento de novos produtos; iii) o desenvolvimento de novas tecnologias de produção que têm como o profundo conhecimento dos processos envolvidos no corte, maquinação acabamentos superficiais normalmente impostos durante as fases de transformação.

No presente, a FrontWave encontra-se numa fase bastante acelerada do seu investimento prevendo-se que a médio prazo seja possível transformar em produto alguns dos desenvolvimentos realizados nestas áreas. Entre eles estão o PRESSTONE (fig.1) e o LeanMachine (fig.2). Estes conceitos de produto, já levados até ao estado de protótipos validados, são exemplos do que é possível criar a partir do conhecimento proporcionado pela engenharia de materiais, desde que corretamente implementados nos ambientes de aplicação industrial por equipas que, à posterior passam a ser multidisciplinares. Ambos os produtos são igualmente soluções desenvolvidas a partir da parceria com o Instituto Superior Técnico e têm na sua atual liderança, engenheiros de materiais que continuaram a garantir uma proximidade muito grande entre a indústria e a Universidade.



Figura 1 – Representação esquemática do PRESSTONE – novo sistema de parede pétrea modular, evidenciando vantagens competitivas no uso de pedra natural nos seguintes campos: arquitetura, design funcional, sustentabilidade, eco-eficiência e inovação tecnológica com materiais naturais.

Figura 2 – Apresentação do LeanMachine – nova solução integrada para a maquinação de produtos em pedra natural, evidenciado vantagens competitivas ao nível: maquinação flexível em qualquer tipo de material, capacidade de seleção automática de ferramentas e optimização ao longo do tempo.

Agradecimentos: Agradeço especialmente à equipa da empresa, especialmente aquela que participou desde a primeira hora no desenvolvimento da mesma e que é integralmente constituída por engenheiros de materiais.



O7.1 Materiais e estruturas aeronáuticas: direccionamentos Ricardo J.N. dos Reis

Centro de Engenharia e Tecnologia Embraer Portugal, PIAE Lote 1, 7005-797 Évora e-mail: [email protected]

Os cada vez maiores desafios que os OEMs enfrentam de competitividade, eficiência

operacional – própria e dos seus clientes – e sustentabilidade incentivam a procura de soluções inovadoras. Se esta motivação não é nova, nos mais de 100 anos desde que Santos-Dumont fez o 14-Bis levantar em Paris, os saltos de desempenho implícitos em visões estratégicas como o FlighPath 2050 europeu, são um drive para procurar viabilizar soluções não-ortodoxas e saltos disruptivos nas capacidades da técnica. Esta procura enquadra simultaneamente novos desafios e um aumento de ordem de magnitude naqueles já conhecidos, devido às cada vez mais exigentes pressões de sustentabilidade, disponibilidade de recursos e requisitos de operação. Adicionalmente, a indústria é também obrigada à melhoraria contínua dos seus produtos em operação e produção presente.

A Embraer S.A. é um dos maiores OEMs da indústria aeronáutica mundial. É uma

empresa global, com sede no Brasil, que inaugurou em 2012 dois novos Centros de Excelência em Portugal, um para aeroestruturas metálicas e outro para compósitos. Em 2014 iniciou a estruturação de um novo Centros de Engenharia e Tecnologia Embraer em Évora, com foco inicial projecto integrado de produto em aeroestruturas em compósitos e desenvolvimento de actividades de IDi em várias áreas.

O surgimento destes novos Centros em Portugal configura a oportunidade de aumentar a

interacção com a comunidade Cientifico Técnica nacional e europeia para responder aos desafios expostos. Para fomentar esse diálogo e aumento de possibilidade de interacção far-se-á uma visão geral da actividade do grupo Embraer, sua actividade em Portugal e uma visão de alguns desafios na área dos materiais e estruturas para vários horizontes temporais.



O7.2 Advanced Materials and Nanotechnology

in Horizon 2020 Luís Viseu Melo

Dep. de Física, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa e-mail: [email protected]

Advanced Materials and Nanotechnology are strategic topics in Horizon 2020 (H2020).

They are integrated within the Key Enabling Technologies (KET) multidisciplinary approach together with Biotechnologies, Production Technologies (handled within the same H2020 theme - Nanotechnologies, Advanced Materials, Industrial Biotechnologies and Advanced Production Technologies - NMBP), Micro and Nano-Electronics and Photonics. These are all grouped into Pillar Two of H2020 - Industrial Leadership.

The focus in H2020 for these technologies is towards applications and products, leaving most Research activities to Pillar One of H2020 - Excellent Science - through one of its mechanisms - namely ERC, Marie Curie, Future and Emerging Technologies programs.

The NMBP program shows a strong drive towards higher technology readiness levels (TRL), allocating the larger part of its budget to demonstration activities and to the development of pilot production lines with strong industry participation. In consequence opportunities in this theme mostly reside in higher TRLs and teams interested in taking advantage of those should focus on their added value in activities related to demonstration or product development.



O8.1 Ciência e Engenharia de Materiais na Criação de Valor pela Indústria

António Sousa Correia

Presidente do Colégio de Eng.ª de Materiais da Ordem dos Engenheiros

Administrador da OMNIFLOW, S.A.

Portugal tem um número crescente de empresas industriais inovadoras, parte das quais especializadas na transformação de materiais para produtos de valor acrescentado, em sectores de aplicação tão clássicos como o vestuário e o calçado ou tão avançados, como as ferramentas e componentes para o automóvel, a produção e a distribuição de energia e o aeroespacial. Muito do sucesso destas indústrias depende do envolvimento do sistema científico e tecnológico nacional, competente em áreas de saber útil para as empresas, desde o ensino avançado e a qualificação dos quadros técnicos, actividades de investigação e inovação em matérias-primas e materiais, em tecnologias de fabrico/produção, em sistemas de controle e automação e para além do processo de transformação, também na organização e gestão dos processos industriais e da empresa, no marketing, na informação e na comunicação. Pra que a ciência e engenharia de materiais seja base para a diferenciação e o valor na Indústria nacional, urge:

1. Estabelecer uma visão articulada entre todos os actores de I&D+i e educação avançada em ciência e engenharia de materiais baseados em Portugal;

2. Antecipar a procura de novos produtos e de novas aplicações baseados em materiais, tecnologias e conhecimento, num diálogo aberto e permanente com principais fileiras industriais de aplicação, com ênfase nas de elevado potencial de desenvolvimento;

3. Mobilizar apoios para a inovação industrial usando materiais associados a conhecimento científico como base para diferenciar/valorizar a actividade/produção futura;

4. Desenvolver novos materiais e aplicações, apoiando a melhoria dos existentes, incluindo os de carácter endógeno e tradicional, assegurando a competitividade da Indústria Portuguesa;

5. Promover o conhecimento científico nacional em Engenharia de Materiais como fonte de reconhecimento e geração de valor para a sociedade e actividade económica e empresarial portuguesa.

Para operacionalizar as múltiplas oportunidades de colaboração identificadas, e aproveitando o arranque dos programas Horizon 2020 (EU) e do Portugal 2020, o Colégio Nacional de Engenharia de Materiais da Ordem dos Engenheiros, com o apoio da Sociedade Portuguesa de Materiais, tem vindo a promover a criação duma Plataforma de Materiais reunindo entidades do SCTN, empresas e associações empresariais, profissionais e científicas, numa rede de informação e transferência de conhecimento, promoção e articulação das competências em I&D+I em matérias-primas e materiais no desenvolvimento e competitividade das actuais e futuras cadeias de valor industriais nacionais com base em investigação feita e conhecimento desenvolvido, em Portugal.



O8.2 De Volta a Platão, os Testes da Vida e a Escola G. Tomé

CIE Plasfil - Plásticos da Figueira, SA e-mail: [email protected]

Uma frase atribuída ao famoso filósofo grego Platão, parece resumir em grande parte os

dilemas entre as Escolas de Engenharia e a Indústria: “a diferença entre a Escola e a Vida é que na Escola nos ensinam coisas e depois nos fazem testes, e na vida nos fazem testes que, e se nós quisermos, nos ensinam coisas”.

A realidade é bastante menos filosófica, mas isso só a faz ainda mais relevante, dentro daquele espírito. A velocidade a que estão a ocorrer os desenvolvimentos tecnológicos conjugada com as exigências associadas a alguns sectores em particular, como o Automóvel, faz ver que, mais do que prepararem ‘apenas’ repositórios de conhecimento nos seus alunos, as Escolas de Engenharia têm de preparar mentes despertas, observadoras, críticas, adaptáveis e rápidas.

Se uma boa base teórica, um plano de curso ajustado, uma imersão na investigação pura e aplicada, suportados por um corpo docente de qualidades reconhecidas são indispensáveis, essa mistura é, para a indústria, uma condição necessária mas não suficiente. Se aqueles que as Escolas formam, e que são, também, uma ‘matéria-prima’ indispensável na Indústria, não tiverem capacidade de discutir, discernir, julgar, ou, resumidamente, de aplicarem o maior corolário do ensino da Engenharia, o de ‘aprender a aprender’ continuamente, o desempenho estará sempre limitado.

A rotura do paradigma de um título académico como um fim em si, em vez de um óptimo princípio, que ainda perdura na mente de tantos jovens formados pelas melhores Escolas, continua a ser um entrave ao seu desempenho.

Ninguém, e, portanto, muito menos um aluno recém-formado pela melhor das Escolas, saberá tudo, e para sempre. O importante para a indústria não é que saiba tudo, mas que queira, possa e, muito particularmente saiba, no sentido de para isso ter sido metodicamente treinado, aprender tudo, ou, pelo menos, muito.

O relativo, e, muitas vezes apenas aparente, desfasamento entre os curricula de algumas disciplinas ou cursos, e as aplicações industriais deve ser também combatido de parte a parte. Seja na ilustração dessas mesmas aplicações futuras em contexto lectivo, seja na sua ligação à realidade industrial em ambiente fabril por parte das empresas, e, principalmente, no fortalecimento dos laços entre os dois mundos através de parcerias índole variada.

O desempenho potencial dos profissionais de Engenharia, que a uma sólida formação de base saibam acrescer a vontade de absorver o manancial infinito de aprendizagem que a realidade industrial em geral, e alguns sectores em particular, têm para oferecer, é incomensurável.

Saber preparar esses profissionais em ambiente académico e, depois, captá-los e desenvolvê-los em ambiente industrial, mais do que um factor diferenciador de uma Escola de Engenharia, ou de uma empresa, pode ser um desígnio nacional.



Posters



P1 Papel Bioativo para Testes de Diagnóstico Ana Rosa, Miguel Prazeres

iBB – Instituto de Bioengenharia e Biociências, Instituto Superior Técnico, Lisboa e-mail: [email protected]

Os dispositivos microfluídicos em papel ou µPADs (microfluidic paper-based analytical

devices) permitem o desenvolvimento de testes de diagnóstico portáteis, rápidos e de baixo custo. [1] A microfluídica é uma área científica que diz respeito à manipulação e processamento de volumes de fluídos na ordem dos nano e microlitros, requerendo sistemas e dispositivos de pequenas dimensões.

O fabrico destes chips de papel consiste na impressão de canais e zonas de teste sobre o papel com uma impressora comercial de cera sólida. Após o aquecimento do papel com cera impressa, são formadas barreiras hidrofóbicas de cera derretida que delimitam canais e zonas de reação. As amostras aquosas fluem nos canais por ação da capilaridade, não sendo necessário utilizar bombas ou energia. [2]

A deteção é feita através da funcionalização do papel com reagentes apropriados nas zonas de teste, tornando o papel bioativo. Foi desenvolvida uma metodologia de afinidade para imobilizar anticorpos no papel através de uma proteína de fusão denominada CBM-ZZ (CBM, do inglês carbohydrate binding module). A proteína modificada CBM-ZZ combina um módulo de ligação a carbohidratos da bactéria Clostridium thermocellum, com grande afinidade para a celulose, e um fragmento ZZ da proteína A de Staphylococcus aureus, com capacidade de ligação a anticorpos. [3]

O papel bioativo com anticorpos imobilizados via CBM-ZZ tem sido testado para a deteção de ADN de micro-organismos patogénicos através da geração de um sinal na zona de deteção dos dispositivos de papel (figura 1). Este modelo de deteção pode ser adaptado a diferentes alvos, através da mudança da sonda de ADN utilizada.

Após testar as amostras, uma vez que o papel é biodegradável, os testes podem ser eliminados facilmente sem produção de resíduos tóxicos.

Figura 1 - Testes para a deteção de ADN marcado com biotina através de anticorpos específicos para a biotina fixados no papel por CBM-ZZ. A - Canal de teste (~4,5 cm) para a deteção de ADN específico para Mycobacterium tuberculosis (causador de tuberculose) utilizando uma sonda de ADN fluorescente. B - Círculos de cera com 6 mm de diâmetro delimitam a zona de reação. Foram testadas soluções com sonda colorida de ADN (marcada com nanopartículas de ouro) específica para Trypanosoma brucei, causador da doença do sono. Ocorre um sinal positivo em soluções com ADN complementar com a sonda (cima), e sinais negativos na presença de ADN não complementar (meio) e ausência de ADN (baixo).

Referências

[1] Martinez, A. W.; et al., Anal. Chem. 82, 2010, 3–10. [2] Carrilho, E.; Martinez, A. W.; Whitesides, G. M., Anal. Chem. 81, 2009, 7091-7095. [3] Rosa, A.M.M.; et al., Anal. Chem. 86, 2014, 4340-4347.



P2 Síntese e crescimento cristalino a alta temperatura no C2TN: potencialidades e interesses

António Pereira Gonçalves, Manuel Almeida

C2TN, Campus Tecnológico e Nuclear, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa,

Estrada Nacional 10, km 139,7, 2695-066 Bobadela LRS, Portugal e-mail: [email protected]

O Laboratório de Síntese e Crescimento Cristalino a Altas Temperaturas, sob

responsabilidade do grupo de Estado Sólido do C2TN e sediado no Campus Tecnológico e Nuclear, é uma infraestrutura do Técnico vocacionada para a preparação de amostras amorfas, nanocristalinas, policristalinas e monocristalinas por técnicas de altas temperaturas. É um dos únicos locais em Portugal onde pode ser realizada a síntese e o crescimento de cristais a alta temperatura, estando inclusivamente licenciado para o trabalho com isótopos radioactivos, como o urânio e o tório. É rotineiramente usado para a preparação de vários tipos de materiais, incluindo alguns, como os lantanídeos, muito reactivos. Tem como principais equipamentos diversos fornos, de onde se destacam os fornos de grafite, de arco e de radioindução, este último com acessórios para o crescimento cristalino pelos métodos de Czochralski, Bridgman e Zona Fundida. As sínteses podem ser realizadas a temperaturas elevadas, que muitas vezes ultrapassam os 2000ºC, o que requer cuidados especiais, quer com a atmosfera quer com os contentores, tendo o laboratório equipamentos para lidar com estes desafios.

O Laboratório de Síntese e Crescimento Cristalino a Altas Temperaturas tem vindo a ser utilizada para a prestação de serviços ao exterior, a realização de trabalhos de licenciatura, mestrado e doutoramento e em diversos projectos de investigação nacionais e internacionais. Destacam-se os estudos de diagramas de fases, a investigação em compostos electrónicos fortemente correlacionados, nos novos materiais termoeléctricos, em materiais magnéticos e em materiais ultraduros. Tem sido realizada a síntese e o crescimento de cristais de materiais pertencentes a famílias como as dos intermetálicos, dos calcogenetos, dos pnictetos, dos carbonetos, dos silicetos e dos boretos. Em investigação tem sido dada especial importância aos materiais com propriedades físicas pouco usuais.



P3 Baixas Temperaturas e Campos Magnéticos Intensos na Caracterização Eléctrica e Magnética de Materiais

Elsa B. Lopes, Laura C. J. Pereira, J. C Waerenborgh, Manuel Almeida

C2TN, Campus Tecnológico e Nuclear, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa,

Estrada Nacional 10, km 139,7, 2695-066 Bobadela LRS, Portugal e-mail: [email protected]

O Laboratório de Baixas Temperaturas e Campos Magnéticos Intensos (LTHMFL), sob

responsabilidade do grupo de Estado Sólido do C2TN e sediado no Campus Tecnológico e Nuclear, é uma infraestrutura única em Portugal que faculta a utilizadores externos o acesso a técnicas de caracterização de materiais envolvendo baixas temperaturas e ou campos magnéticos intensos, particularmente relevantes para o estudo de materiais eléctricos ou magnéticos. Este laboratório, inscrito da rede europeia MERIL e integrado no roteiro nacional de infra-estruturas científicas da FCT foi desenvolvido ao longo dos últimos 20 anos na proximidade do único liquefactor de hélio operacional em Portugal. A gama de baixas temperaturas acessíveis vai até 0.3 K e os campos magnéticos até 18 T. Este é o único laboratório em Portugal no qual não só se podem utilizar grandes volumes de hélio líquido, mas também no qual as temperaturas abaixo de 1.7 K, baseadas na utilização de 3He, estão disponíveis numa base corrente.

Os dispositivos experimentais disponíveis estão centrados essencialmente em medidas de propriedades de transporte eléctrico (resistividade, magnetorresistência, efeito Hall, poder termoeléctrico e condutividade térmica entre outros), magnetização (Medidas estáticas ou de susceptibilidade AC) e de espectroscopia Mössbauer, os quais têm sido intensamente utilizados para o estudo de materiais magnéticos (filmes, multicamadas e sistemas de nanopartículas), materiais moleculares condutores e magnéticos, supercondutores, fermiões pesados, ou condutores iónicos e electrónicos, no quadro de diferentes projectos e colaborações científicas. Estas técnicas, são requeridas para a caracterização de sistemas à escala manométrica e constituem um recurso cada vez mais utilizado em diferentes áreas científicas para além da ciência de materiais, como o sejam as ciências biológicas e do ambiente.

Para além de indispensável para o desenvolvimento de projectos de investigação científica este Laboratório presta ainda serviços especializados a outros centros e à indústria- Entre eles contam-se o fornecimento de hélio líquido, a prestação de formação especializada e os serviços de apoio técnicos na área da criogenia (teste e projecto de sistemas e componentes criogénicos).



P4 Oxido de Grafeno Ilumina Neurotransmissores Gasosos Carla Santos, Ermelinda Maçôas e José G. M. Martinho

Centro de Química-Física Molecular e IN, Instituto Superior Técnico

Av. Rovisco Pais, 1049-001 Lisboa, Portugal

Email: [email protected]

Nesta comunicaçãoapresentam-se as propriedades de absorção e emissão não-lineares

do óxido de grafeno (OG) modificado com dimensões laterais de escassos nanómetros, os chamados pontos quânticos de OG. A aplicação deste material em sondas de neurotransmissores gasosos é discutida. No desenho destas sondas pretende-se conjugar a solubilidade em água, a capacidade de penetrar a membrana celular, a excepcional absorção bifotónica, o elevado rendimento quântico de fluorescência e a fotoestabilidade dos pontos quânticos de OG com a sensibilidade e selectividade de moléculas reactivas optimizadas. A unidade reactiva deverá sinalizar a presença do analito, por modulação da emissão dos pontos quântico de OG (Figura 1). A conjugação dos pontos quânticos com a molécula reactiva resulta numa sonda do tipo Turn-ON, a qual se ilumina sinalizando a presença do analito, após excitação não-linear no infravermelho próximo. Este processo de excitação tem vantagens relativamente á excitação linear no visível associadas á maior penetração do infravermelho em tecidos biológicos e á maior localização espacial do processo. Espera-se que estas sondas não-lineares tenham impacto na investigação da acção fisiológica dos neurotransmissores gasosos no seu ambiente nativo sem perturbação da sua distribuição endógena permitindo uma resolução espacio-temporal sem precedentes na recolha de imagens a elevadas profundidades em sistemas biológicos.

Figura 1–Esquema proposto para o funcionamento de sondas não-lineares de neurotransmissores gasosos com base em pontos quânticos de OG e moléculas reactivas. O espectro de absorção da

molécula reactiva (MR) deverá idealmente sobrepor-se ao espectro de emissão dos pontos quânticos de OG na ausência do analito, com uma sobreposição reduzida ou inexistente na presença do analito.

Agradecimentos: Este trabalho tem o apoio da Fundação para a Ciência e a Tecnologia (Post-docgrant

SFRH/BPD/105478/2014 IF/00759/2013 and RECI/CTM-POL/0342/2012).

OG MR

Emissão OGabs MR Emissão OGabs MR

NO, CO,

SH2

OG MR

RET



P5 Behaviour of Liquid Sn and Sn-Li Alloy as Plasma Facing Materials on ISTTOK

J. Loureiro1, H. Fernandes1, G. Mazzitelli2, F. Tabares3, C. Silva1, R. Gomes1, E. Alves1, T. Pereira1, R. Mateus1, H. Figueiredo1, H. Alves1

1Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa,

1049-001 Lisboa, Portugal 2ENEA, Unità Tecnica Fusione, C.R. Frascati, Via E. Fermi 45,00044 Frascati, Roma, Italy

3Laboratorio Nacional de Fusion, Ciemat, Avenida Complutense 22, E-28040 Madrid, Spain e-mail: [email protected]

The high power loads impinging on the first wall and particularly the divertor of fusion

reactors is a decisive factor to the success of nuclear fusion [1]. An alternative to solid plasma facing components is the use of liquid metals such as lithium, gallium or tin due to the regenerative properties of the liquid surface. However, the use of these materials in fusion reactors depends, among other factors, on the discharge performance degradation induced by the enhanced impurity contamination and on their affinity to retain hydrogenic isotopes. Comprehensive studies on gallium’s behaviour under tokamak conditions were made previously at ISTTOK. The results shown that this material was compatible with low hydrogen retention restriction and the infrastructure developed at ISTTOK to perform this task now allows the study of other liquid metals [2].

Samples of Sn and Sn-Li alloy [3] were recently exposed at ISTTOK to deuterium plasmas and were then brought to the Laboratory of Accelerators and Radiation Technologies where several ion beam diagnostics were applied. To quantify the fuel retention on the samples the nuclear reaction analysis (NRA) technique was applied. Complementary Rutherford backscattering spectrometry and particle-induced x-ray emission were used for accurate determination of stoichiometry and material composition (particularly of impurities) of the samples.

Finally, the deuterium retained fraction in the exposed samples was determined. Further experiments must be performed, however present results are compatible with their implementation as plasma facing materials.

References [1] J. Linke, et al., Fusion Sci. Technol., vol. 47, no. 3, p. 678, 2005. [2] R. Gomes, et al., Fusion Eng. Des. vol. 86, p. 2458-2461, 2011. [3] J. P. Allain, et al., J. Nuc.Mat., Vols. 290-293, p. 33-37, 2001. Acknowledgements: This work has been carried out within the framework of the EUROfusion Consortium and has received funding from the Euratom research and training programme 2014-2018 under grant agreement No 633053. IST activities also received financial support from “Fundação para a Ciência e Tecnologia” through project UID/FIS/50010/2013. The views and opinions expressed herein do not necessarily reflect those of the European Commission.



P6 Análise in-situ do efeito da irradiação em materiais e dispositivos eletrónicos

M. Peres 1, F. Rocha1, M. Felizardo1, N. Catarino1, C. Cruz1,2, L.C. Alves1, E. Alves,1,2, K. Lorenz1,2

1 Instituto Superior Técnico (IST), Campus Tecnológico e Nuclear, Estrada Nacional 10, P-

2695-066 Bobadela LRS, Portugal 2 IPFN, IST, Portugal

*[email protected]

A microssonda de protões e partículas alfa instalada no acelerador Van de Graaff,

existente no CTN/IST permite o estudo composicional de uma grande variedade de materiais com resolução lateral e em profundidade. Recentemente, as potencialidades desta câmara foram estendidas permitindo a medição da luminescência induzida por feixes de iões (IL) e a caracterização elétrica como por exemplo a medição da iono-condutividade (IC). Serão apresentados os melhoramentos da câmara, por forma a otimizar as medidas de caracterização ótica e a permitir a realização em simultâneo de medidas elétricas. Ao mesmo tempo, o uso de feixes de iões, permite também a modificação de materiais através da criação de defeitos de forma intencional.

A possibilidade de combinar estas diferentes técnicas, com resolução espacial, em simultâneo, e em tempo real durante a irradiação, torna assim esta configuração experimental uma poderosa ferramenta para a caracterização, bem como para a modificação das propriedades de diferentes materiais. Destes destacam-se os semicondutores e dispositivos eletrónicos.

Serão apresentados dois estudos particulares de dois semicondutores de elevado potencial para o desenvolvimento de dispositivos optoelectrónicos, GaN e Ga2O3. Estes estudos têm como finalidade demonstrar as potencialidades da combinação das diferentes técnicas atrás referidas, na caracterização e na modificação das propriedades elétricas e óticas de forma intencional.



P7 W-based composite materials for nuclear fusion applications

Marta Diasa, Norberto Catarinoa, Daniela Nunesb, Umesh Vinaica Mardolcarc, Manuel Peres Alonsoa, Marcin Rosínskid, José Brito Correiae, Patrícia Almeida Carvalhoa,f,

Eduardo Alvesa aInstituto de Plasmas e Fusão Nuclear, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Av.

Rovisco Pais, 1049-001, Lisboa, Portugal bCENIMAT-I3N, Dep. Ciências dos Materiais, Faculdade de Ciências e Tecnologia,

Universidade Nova de Lisboa, 2829-516 Caparica, Portugal cDep. Física, Instituto Superior Técnico, Av. Rovisco Pais, 1049-001, Lisboa, e Centro de

Ciência Molecular e de Materiais, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Campo Grande, 1749-016 Lisboa, Portugal

d4Warsaw University of Technology, Faculty of Materials Science and Engineering, Warsaw, Poland

eLNEG, Estrada do Paço do Lumiar, 1649-038 Lisboa, Portugal fCeFEMA, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Av. Rovisco Pais, 1049-001

Lisboa, Portugal e-mail: [email protected]

The high melting point, high sputtering threshold and low tritium inventory rendered W as a potentially suitable material in fusion devices. The major disadvantage of tungsten-grades for plasma facing and structural components in nuclear fusion reactors is the low fracture toughness associated with the high ductile-to-brittle transition temperature. Since tantalum evidences low neutron activation and high radiation resistance, as well as high ductility and toughness relative to W, this metal can be used for W-Ta composites production. Therefore, dispersions of ductile Ta fibres in a W matrix have been proposed as a novel approach for the development of suitable plasma facing materials [1].

In the present study tungsten-tantalum fibres composites (W-Taf) have been produced by pulse plasma sintering (PPS) at 1500oC. Pure W and Ta plates as well as W-Ta composites were implanted with He+ (pre-implantation step) and D+ ion beams at room temperature with fluences in the 1020-1021 at/m2 range. The W-Ta composites were studied by scanning electron microscopy (SEM) coupled with energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), focused ion beam (FIB), X-ray diffraction (XRD), Rutherford backscattering spectrometry (RBS) and nuclear reaction analysis (NRA). The results have shown that the W matrix remains essentially unaltered with the implantations. However, blistering occurred in the Ta2O5 and in TaO regions with single He+ implantation and a more severe effect was observed after the sequential He+ and D+ implantation. The blister cavities evidence the formation of a nanometer-sized fiber structure References [1] M. Dias, R. Mateus, N. Catarino, N. Franco, D. Nunes, J.B. Correia, P.A. Carvalho, K. Hanada, C. Sârbu, E. Alves, Journal of Nuclear Materials 442 (2013) 69-74. Aknowledgements:

This work has been performed under the Contract of Association between EURATOM and Instituto Superior Técnico. Financial support was also received from the Fundação para a Ciência Tecnologia (FCT) grants with references PTDC/CTM/100163/2008 and PEST-OE/CTM-UI0084/2011. The authors acknowledge FCT for the grant SFRH/BPD/68663/2010.



P8 Effects of deuterium and nitrogen implantation on Be-W coatings

R. Mateus1, N. Catarino1, E. Alves1, C. Porosnicu2, C.P. Lungu2, A. Hakola3

1Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, 1049-001 Lisboa, Portugal

2National Institute for Lasers, Plasma and Radiation Physics, Bucharest 077125, Romania 3 VTT Technical Research Centre of Finland Ltd, VTT, Finland

e-mail: r

Documents

Livro de Resumos - ULisboa...aminas, biocidas, retardantes de chama, etc.), através de variados processos (microemulsão combinada com polimerização interfacial e sol-gel), para