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A novel technology to deposition diamond-like carbon thin films: cathodic cylinder plasma deposition
(JOM, 2025-07-16) Costa, Thércio Henrique de Carvalho; Araújo, Anthunes Íkaro de; Nascimento, Igor Oliveira; Feitor, Michelle Cequeira; Libório, Maxwell Santana; Linhares, Álvaro Albueno da Silva; Vieira, Pâmala Samara; Alves, Salete Martins; https://orcid.org/0000-0001-7429-4273; https://orcid.org/0000-0003-0458-2557; https://orcid.org/0000-0002-4850-9493; https://orcid.org/0009-0007-8181-7280; https://orcid.org/0000-0003-1579-8775; https://orcid.org/0009-0009-6365-2691; https://orcid.org/0009-0002-0627-0530; https://orcid.org/0000-0002-2659-4746
This study investigates the influence of deposition temperature on the formation of diamond-Like carbon (DLC) films on AISI 4340 steel using the cathodic cylinder plasma deposition (CCyPD) technique. The films were deposited in an acetylene atmosphere at 350°C, 400°C, and 450°C, and the samples were characterized using Raman spectroscopy, X-ray diffraction (XRD), Vickers hardness testing, and friction coefficient measurements. The results indicate that increasing the deposition temperature significantly impacts the microstructure and tribological properties of the DLC films. At 450°C, the films exhibited higher hardness due to the increased concentration of sp3 carbon, which led to a denser and more rigid structure. However, a notable reduction in film thickness was observed, likely due to increased carbon deposition efficiency and structural densification. The film deposited at 400°C demonstrated the optimal balance between hardness and wear resistance. These findings highlight the critical role of temperature control in optimizing the mechanical and tribological properties of DLC films for various industrial applications
A novel technology to deposition diamond-like carbon thin films: cathodic cylinder plasma deposition
(JOM The Journal of The Minerals, Metals & Materials Society (TMS), 2025) Araújo, Anthunes Íkaro de; Nascimento, Igor Oliveira; Feitor, Michelle Cequeira; Libório, Maxwell Santana; Linhares, Álvaro Albueno da Silva; Vieira, Pâmela Samara; Alves, Salete Martins; Sousa, Rômulo Ribeiro Magalhães de; Lima, Cleânio da Luz; Sousa, Ediones Maciel de; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; https://orcid.org/0009-0007-8181-7280; https://orcid.org/0000-0002-4850-9493; https://orcid.org/0000-0003-1579-8775; https://orcid.org/0009-0002-0627-0530; https://orcid.org/0000-0002-2659-4746; https://orcid.org/0000-0003-3958-7008
This study investigates the influence of deposition temperature on the formation of diamond-Like carbon (DLC) films on AISI 4340 steel using the cathodic cylinder plasma deposition (CCyPD) technique. The films were deposited in an acetylene atmosphere at 350C, 400C, and 450C, and the samples were characterized using Raman spectroscopy, X-ray diffraction (XRD), Vickers hardness testing, and friction coefficient measurements. The results indicate that increasing the deposition temperature significantly impacts the microstructure and tribological properties of the DLC films. At 450C, the films exhibited higher hardness due to the increased concentration of sp3 carbon, which led to a denser and more rigid structure. However, a notable reduction in film thickness was observed, likely due to increased carbon deposition efficiency and structural densification. The film deposited at 400C demonstrated the optimal balance between hardness and wear resistance. These findings highlight the critical role of temperature control in optimizing the mechanical and tribological properties of DLC films for various industrial applications
Application of nitriding and duplex treatment on steel drills-HSS
(JMEST, 2020-04) Feitor, Michelle Cequeira; Serra, Petteson Linniker Carvalho; Sousa, Rômulo Ribeiro Magalhães de; Barros Neto, João Rodrigues de; Libório, Maxwell Santana; Costa, Thércio Henrique de Carvalho
The present study aims to evaluate the application of plasma nitriding (at temperatures of 450° and 500°C) and duplex treatment (conventional nitriding followed by TiN deposition, using the cathodic cage deposition technique). Samples were characterized by Vickers Microhardness Test, Scanning Electron Microscopy-SEM, and Energy Dispersion Spectroscopy-EDS. Drill performance was evaluated after machining SAE1045 steel specimens, using flank wear and hole diameter measurements. The performance test pointed to the viability of the treatment at 450°C, whose treated drill had a longer life than in the untreated drill, in addition to meeting the dimensional quality in all holes. In contrast, the other tools, nitrided at 500°C and submitted to the duplex treatment, they presented performance below the expected, not showing viability for application in these conditions. Additionally, it was observed the existence of a thermal gradient formed during the treatment
Caracterização de filmes de poliéster modificados por plasma de O2 a baixa pressão
(Universidade Federal do Rio de Janeiro, 2008-05-12) Costa, Thércio Henrique de Carvalho; Feitor, Michelle Cequeira; Alves Junior, Clodomiro; Bezerra, Clovis de Medeiros
Filmes de poliéster possuem um vasto campo de aplicação, devido algumas propriedades que são inerentes desse tipo de material, tais como boa resistência mecânica, resistência química a ácidos e bases e baixo custo de produção. Entretanto possuem limitações, como baixa tensão superficial, baixa rugosa, pouca afinidade com corantes, e pouca adesão, que impedem o uso dos mesmos para algumas finalidades principalmente quando esse uso requer que o material possua uma boa molhabilidade. Dentre as varias técnicas existentes para aumentar a tensão superficial, as técnicas que utilizam o plasma, como fonte energética, são as mais promissoras pela versatilidade e por não apresentar agentes nocivos ao meio. Então, tendo em vista a boa aceitabilidade do uso do plasma em materiais poliméricos, trataram-se filmes de poliéster usando plasma com atmosfera gasosa de oxigênio variando-se o tempo de tratamento de 10 - 60 min com incremento de 10 min a cada tratamento subseqüente. Após o tratamento por plasma as amostras foram caracterizadas por medidas de ângulo de contato, tensão superficial, espectroscopia Raman, Espectroscopia de infravermelho de reflexão total atenuada (IR-ATR), e microscopia de força atômica (AFM), onde foi caracterizado o aumento na molhabilidade dos filmes tratados por plasma bem como as variáveis que contribuíram para tal efeito. A técnica de plasma mostrou-se bastante eficiente na modificação de filmes de poliéster, uma vez que se obteve aumento na molhabilidade de todos os filmes tratados e sem nenhuma variação significativa com relação ao tempo de exposição das amostras pelo plasma, o que leva a propor que o tratamento por plasma tanto contribuiu para o aumento da molhabilidade através da implementação de grupos funcionais na superfície dos mesmos como com a criação de rugosidade superficial nas amostras
Caracterização do efeito da corrente e temperatura na estequiometria dos filmes finos de TiN depositados por Gaiola catódica e Magnetron sputtering
(2017-06-23) Nascimento, Igor Oliveira; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; Guerra Neto, Custodio Leopoldino de Brito; ; http://lattes.cnpq.br/5387010100082241; ; http://lattes.cnpq.br/3647710047561421; ; http://lattes.cnpq.br/8924715510520920; Almeida, Edalmy Oliveira de; ; http://lattes.cnpq.br/1480791721671288; Souza, Eraldo Câmara de; ; http://lattes.cnpq.br/2937536696929206; Feitor, Michelle Cequeira; ; http://lattes.cnpq.br/4011909474871656; Sousa, Romulo Ribeiro Magalhães de; ; http://lattes.cnpq.br/3246869695770169
Filmes finos de nitreto de titânio foram depositados em superfícies de silício e de vidro, utilizando as técnicas de deposição: descarga em Gaiola Catódica e Magnetron Sputtering, a fim de verificar a influência da corrente e da temperatura na taxa de deposição, na estequiometria dos filmes finos e nas propriedades estruturais dos filmes finos. As deposições por Gaiola Catódica foram realizadas nas configurações gaiola alta, gaiola baixa e por uma inovação da técnica utilizando a gaiola dupla, em atmosfera gasosa composta de 75% de hidrogênio e 25% de nitrogênio, sob temperaturas de 300°C e 350°C, e tempos de deposições de 2 e 4 horas. As deposições foram realizadas em Magnetron Sputtering em atmosfera gasosa composta de 75% de argônio e 25% de nitrogênio, utilizando correntes de 0,40 A e 0,50 A, nos tempos de deposições de 2 e 4 horas. Para a caracterização dos filmes finos de nitreto de titânio, utilizou-se a espectroscopia Rama (RAMAN) que forneceu a medida direta das energias dos nodos da primeira ordem dos átomos constituintes dos filmes finos. Os espectros mostraram interdifusividade atômica que comprovaram a formação de nitreto de titânio o que permitiu o cálculo da razão da concentração N/Ti, As análises de difração de raios-X (DRX) comprovaram que os filmes finos obtidos são compostos por TiN, apresentando variações nos planos cristalinos indicando a não existência de um plano preferencial para o crescimento dos filmes, A espectroscopia de energia de dispersão (EDS) analisou quantitativamente a composição dos filmes finos de nitreto de titânio, A microscopia eletrônica de varredura (MEV) evidenciou a estrutura dos filmes finos de nitreto de titânio e foi possível calcular as espessuras dos mesmos, A microscopia de força atômica (AFM) mostrou algumas características microestruturais como a diferença entre picos e vales da topografia dos filmes finos de nitreto de titânio. De maneira geral, os filmes finos de nitreto de titânio depositados por Gaiola Catódica apresentaram menor cristalinidade devido à baixa quantidade de nitrogênio na atmosfera e, evidenciaram que quanto mais elevada a temperatura, maior será a espessura do filme fino. Os filmes finos depositados por Magnetron Sputtering apresentaram crescimento na espessura com o aumento da corrente e são mais estequiométricos.
Comparação entre técnicas de nitretação em cátodo oco e gaiola catódica na deposição de TiN
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2014-11-20) Medeiros, Thiago Victor Rodrigues de; Sousa, Rômulo Ribeiro Magalhães de; ; http://lattes.cnpq.br/3246869695770169; ; http://lattes.cnpq.br/1423130137393240; Feitor, Michelle Cequeira; ; http://lattes.cnpq.br/4011909474871656; Costa, Tharsia Cristiany de Carvalho; ; http://lattes.cnpq.br/4222594679769828; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; ; http://lattes.cnpq.br/3647710047561421
A nitretação por plasma vem sendo utilizada nas aplicações industriais e tecnológicas em larga escala por apresentar uma melhora nas propriedades mecânicas, tribológicas, dentre outras. A fim de solucionar problemas decorrentes na nitretação convencional, como por exemplo, os anéis de restrição (efeito de borda), foram desenvolvidos técnicas com catodos diferenciados. No presente trabalho, estudou-se superfícies de titânio comercialmente puro (Grau II), modificadas por tratamento de nitretação a plasma através de diferentes configurações de cátodos (catodo oco, gaiola catódica com uma gaiola e gaiola catódica com duas gaiolas) variando a temperatura em 350, 400 e 430oC, com o objetivo de obter uma otimização da superfície para aplicações tecnológicas, avaliando de forma geral qual o tratamento mostrou melhores resultados no substrato. As amostras foram caracterizadas através das técnicas de ensaios de Microscopia de Força Atômica (AFM), Espectroscopia Raman, Microdureza, Difração de Raios-X (DRX), além de uma análise macroscópica. Desta forma, puderam-se avaliar propriedades do tratamento como rugosidade, topografia, presença de elementos intersticiais, dureza, homogeneidade, uniformidade e espessura da camada nitretada. Observou-se que todas as amostras expostas a nitretação foram modificadas em relação à amostra padrão (sem tratamento), logo, apresentando aumento da dureza superficial, presença de TiN constatadas tanto por DRX como por Raman, e uma alteração significativa na rugosidade das amostras tratadas. Constatou-se que o tratamento em cátodo oco, apesar de apresentar o menor valor de microdureza entre as amostras tratadas, foi o que apresentou a menor rugosidade superficial, apesar de nessa configuração as amostras sofrerem uma agressividade física maior do tratamento.
Composites from recycled polyethylene and plasma treated kapok fibers
(Springer, 2018-11-26) Ito, Edson Noriyuki; Macedo, Murilo José Pereira de; Silva, Giovanna Sabrina da; Feitor, Michelle Cequeira; Costa, Thércio Henrique de Carvalho; Melo, José Daniel Diniz
In this study, composites from recycled polyethylene and kapok fibers were prepared with fiber contents of 1, 5 and 10 wt%. Cold plasma treatment was applied to the fibers in an attempt to improve fiber/matrix adhesion. The characterization of plasma treated fibers indicated modification in chemical composition and water and oil uptake, as compared to untreated fibers. The addition of plasma treated fibers to the polymer promoted a reduction in the steady-state torque during mixing. In addition, the thermal conductivity of composites was reduced as the amount of fibers increased. Dynamic mechanical thermal analyses of composites with plasma-treated fibers indicated an increase in storage moduli, as well as an increase in glass transition temperature as compared to the pure polymer. Images of fractured surfaces show fibers well connected to the matrix suggesting good fiber/matrix adhesion. Thus, cold plasma is demonstrated as a viable non-polluting alternative to activate cellulosic fibers and improve fiber/matrix interface in polymer composites
Corrosion resistance of SAE 5160 steel deposited by duplex simultaneous treatment with hastelloy cathodic cage
(Lubricants, 2025-04-12) Costa, Thércio Hentique de Carvalho; Brito, Marcos Cristino de Sousa; Pereira, Juliermes Carvalho; Silva, Lauriene Gonçalves da Luz; Monção, Renan Matos; Sousa, Ediones Maciel de; Sampaio, Weslley Rick Viana; Nascimento, Igor Oliveira; Araújo, Anthunes Íkaro de; Feitor, Michelle Cequeira; Sousa, Rômulo Ribeiro Magalhães de; https://orcid.org/0000-0001-7429-4273; https://orcid.org/0000-0002-0524-5117; https://orcid.org/0009-0006-1406-6184; https://orcid.org/0000-0003-4893-9976; https://orcid.org/0000-0002-0721-6766; https://orcid.org/0000-0003-2062-6505; https://orcid.org/0000-0003-3268-0197; https://orcid.org/0000-0001-5174-1077; https://orcid.org/0000-0003-0458-2557; https://orcid.org/0000-0002-4850-9493
SAE 5160 steel, classified as high-strength, low-alloy steel, is widely used in the automotive sector due to its excellent mechanical strength and ductility. However, its inherently low corrosion resistance limits its broader application. This study explores the application of the cathodic cage plasma deposition (CCPD) technique to enhance the corrosion resistance of SAE 5160 steel. The treatment was performed using a Hastelloy cathodic cage under two atmospheric conditions: hydrogen-rich (75%H2/25%N2) and nitrogen-rich (25%H2/75%N2). Comprehensive analyses revealed significant improvements in surface properties and corrosion resistance. The hydrogen-rich condition (H25N) facilitated the formation of Cr0.4Ni0.6 and CrN phases, associated with a nanocrystalline structure (37.6 nm) and a thicker coating (45.5 μm), resulting in polarization resistance over 290 times greater than that of untreated steel. Conversely, nitrogen-rich treatment (H75N) promoted the formation of Fe3N and Fe4N phases, achieving a dense but thinner layer (19.6 μm) with polarization resistance approximately 20 times higher than that of untreated steel. These findings underscore the effectiveness of CCPD as a versatile and scalable surface engineering technique capable of tailoring the properties of SAE 5160 steel for use in highly corrosive environments. This study highlights the critical role of optimizing gas compositions and treatment parameters, offering a foundation for advancing plasma-assisted technologies and alloying strategies. The results provide a valuable framework for developing next-generation corrosion-resistant materials, promoting the longevity and reliability of high-strength steels in demanding industrial applications
Deposição de nanopartículas de óxido de zinco em tecido de algodão através do plasma por cilindros catódicos
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-10-30) Santos, Rayane Saory Medeiros dos; Feitor, Michelle Cequeira; https://orcid.org/0000-0002-4850-9493; http://lattes.cnpq.br/4011909474871656; http://lattes.cnpq.br/0379435787996012; Aires, Michelle de Medeiros; http://lattes.cnpq.br/0109757587437841; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; https://orcid.org/0000-0001-7429-4273; http://lattes.cnpq.br/3647710047561421; Nascimento, Igor Oliveira; Costa, Tharsia Cristiany de Carvalho
O processo de beneficiar artigos têxteis com óxido de zinco vem se destacando devido à possibilidade de agregar diferentes propriedades ao substrato, permitindo uma aplicação técnica específica, como proteção à radiação ultravioleta (UV), efeito antibacteriano, retardamento de chamas, fotocatálise, hidrofobicidade e condutividade elétrica. A deposição direta em materiais têxteis por plasma é uma técnica a ser explorada, principalmente por não utilizar água e reagentes químicos nocivos ao meio ambiente. Diante disso, o objetivo desta pesquisa é realizar a deposição de nanopartículas de óxido de zinco em tecido de algodão através do plasma e analisar a atividade bactericida e fotocatalítica. A deposição por cilindros catódicos utilizada neste estudo é uma técnica recente, que parte do princípio de acoplar cilindros compactados do material a ser depositado, o óxido de zinco, e posicionados em uma gaiola catódica inserida em um reator a plasma. Foi investigada a influência dos gases de argônio, hidrogênio e mistura em proporções iguais em diferentes intervalos de tratamento (1 e 2 horas). As amostras tratadas foram submetidas à Difração de Raio-X de Ângulo Incidência Rasante (DRXIR), Microscopia Eletrônica de Varredura com Feixe Eletrônico por Emissão de Campo (MEV-FEG) com Microanálise por Espectroscopia por Energia Dispersiva (EDS), Fotocatálise do corante azul de metileno e análise da atividade antibacteriana por meio do Antibiograma e Cristal Violeta. A presença de zinco foi detectada ligeiramente pelo DRXIR. Pelo EDS, foi possível confirmar a presença do ZnO e em percentuais mais elevados nas amostras tratadas somente com hidrogênio. Não foi possível visualizar a presença de nanopartículas pelo MEV devido à limitação da escala de ampliação utilizada, pois ampliações maiores afetariam a integridade do tecido de algodão. Todas as amostras tratadas apresentaram degradação do corante de azul de metileno, com maior intensidade na amostra tratada somente com gás de hidrogênio por 2 horas. A análise por cristal violeta e o antibiograma foram realizados em cultura de Staphylococcus aureus resistente a meticilina (MRSA) e Pseudomonas aeruginosa resistente a carbapenêmicos (KPC+), classe de bactérias gram-positivas e gram-negativas com elevada periculosidade na Organização Mundial da Saúde (OMS), respectivamente. O cristal violeta apresentou inibição do crescimento bacteriano para ambas as classes em todas as amostras tratadas, com exceção para a Pseudomas aeruginosa no tecido tratado somente com argônio por 2 horas. A maior taxa de inibição foi para a Staphylococcus aureus, atingindo cerca de 40% para os tecidos tratados somente com hidrogênio. O antibiograma apresentou a formação de halo bem delimitado para a amostra tratada com hidrogênio por 2 horas, mas também é visto uma pequena formação de halo nos tratamentos com hidrogênio por 1 hora e na mistura de gases em 2 horas. Os resultados obtidos nesse estudo apontam para a formação de um filme fino na superfície do tecido de algodão com efeito fotocatalítico e antibacteriano para ambas as classes de bactéria, com maior efetividade para as bactérias gram-positivas.
Desenvolvimento de ferramentas de corte auto-lubrificantes utilizando deposição de filmes finos de MoS2/TiN em multicamadas por magnetron sputtering
(2020-01-24) Libório, Maxwell Santana; Alves, Salete Martins; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; ; ; ; Feitor, Michelle Cequeira; ; Franceschini Filho, Dante Ferreira; ; Sousa, Rômulo Ribeiro Magalhães de;
A lubrificação no processo de fabricação representa até 17% no custo total da produção, sendo um fator importante para a indústria. Além do alto custo, no campo de fabricação e usinagem, o uso de fluidos de corte promovem riscos para saúde e meio ambiente. Portanto, um dos focos no estudo de lubrificantes está em substituir produtos químicos para tornar o processo cada vez mais limpo. Atualmente, a maioria das ferramentas de corte de alta velocidade apresentam revestimentos que diminui o uso de lubrificantes líquidos. Filmes sólidos lubrificantes como MoS2 são usados no controle de atrito e desgaste em aplicações tribológicas severas. Estes filmes são formados normalmente através de deposição por plasma por magnetron sputtering. Para produzir revestimento lubrificante em ferramenta de aço rápido e metal duro, neste trabalho, foi desenvolvido um processo híbrido de formação de filmes em multicamadas de nitreto de titânio (TiN) e bissulfeto de molibdênio (MoS2) usando as técnicas de deposição por gaiola catódica e magnetron sputtering. Os filmes foram depositados em substratos de aço M2 e ferramentas de WC. Foram realizados os ensaios de microdureza Vickers para quantificar a resistência superficial das amostras revestidas. Caracterizações químicas e morfológicas foram usadas neste estudo para relacionar a estrutura, fases e número de camadas dos filmes com a mudança do atrito e perda de energia na forma de calor no processo de usinagem. Difração de raios-X (DRX) e Espectroscopia de energia dispersiva (EDS) foram usados para determinar as fases e composição dos filmes, a morfologia foi observada por meio do ensaio de Microscopia de força atômica (MFA) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A rugosidade foi medida com rugosímetro portátil e após os processos de deposição das camadas nos discos de aço M2 a avaliação do coeficiente de atrito foi feita por ensaio de HFRR e nas ferramentas de WC foi realizado o ensaio de usinagem em torno convencional. Neste ensaio foram apresentados resultados favoráveis a lubricidade do material, apresentando menor perda de energia em forma de calor e consequentemente, diminuição do atrito, o que resulta em aumento de vida útil e menor possibilidade de formação de trincas térmicas nas ferramentas submetidas ao processo híbrido (deposição por gaiola catódica e magnetron sputtering) apresentado neste trabalho.
Efeito da posição e da corrente elétrica nas propriedades de filmes de AZO depositados por magnetron sputtering DC sem recozimento e aplicação de filme finos de TiO2
(2018-08-06) Santos, Edson José da Costa; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; Guerra Neto, Custodio Leopoldino de Brito; ; ; ; Pontes, Daniel de Lima; ; Almeida, Edalmy Oliveira de; ; Melo, Emanuel Benedito de; ; Nascimento, Igor Oliveira; ; Feitor, Michelle Cequeira;
O Óxido de Zinco dopado com Alumínio (AZO) possui importantes aplicações na área óptico-eletrônica. Dentre as várias técnicas para a obtenção de filmes finos o magnetron sputtering é bem adequada para obtenção de filmes uniformes e densos. Filmes de ZnO dopado com alumínio foram depositados em substrato de vidro por magnetron sputtering numa pressão de 1 x 10-1 mbar e sem pósrecozimento. Os efeitos da distância do substrato ao alvo e da corrente elétrica foram investigados por DRX, MEV-FEG, EDS, AFM, UV-Vis infra-vermelho próximo e medidas de sonda de quatro pontas. A cristalinidade dos filmes de ZnO melhorou com a diminuição da distância de 11,7 cm para 5,0 cm e aumento da corrente elétrica. O tamanho de grão e a rugosidade média quadrática aumentaram com a corrente elétrica. À medida que a corrente aumenta de 0,1 para 0,3 A, o intervalo de banda óptica diminui de 3,92 para 3,38 eV. A menor resistividade elétrica de 2,18 x 10-1 Ω.cm é obtida a 5,0cm de distância do alvo e com a corrente elétrica de 0,3 A. Também foi avaliado a obtenção de filmes finos de TiO2 com relação a corrente elétrica e posteriormente aplicou-se um filme de TiO2 sobre o filme de AZO com resistividade elétrica menor e os resultados apontaram que houve o recobrimento das partículas de óxido de zinco dopado com alumínio pelo filme fino de TiO2.
Efeito das propriedades físicas, químicas e morfológicas na redução de arrasto do Sylgard 184 modificado por plasma no escoamento laminar
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-07-08) Lima, Luiz Henrique Pinheiro de; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; Bessa, Kleiber Lima de; http://lattes.cnpq.br/3825553608740400; https://orcid.org/0000-0001-7429-4273; http://lattes.cnpq.br/3647710047561421; http://lattes.cnpq.br/3732022226834668; Feitor, Michelle Cequeira; https://orcid.org/0000-0002-4850-9493; http://lattes.cnpq.br/4011909474871656; Ortiz, Jayme Pinto; Libório, Maxwell Santana
Neste trabalho foi proposto produzir superficies de silicone tratada superficialmente a plasma que podem promover a redução de arrasto e melhoria da redução do desgastes de dispositivos customizados de silicone que nescessita de redução de arrasto, além de analisar as propriedades mecânicas das superficies produzidas. As superfícies superhidrofóbicas (SSH) possuem alta repelência à água e vêm sendo estudadas como mecanismo alternativo para redução de arrasto. As alterações promovidas na superfície do Sylgard® devido a deposição de substância como: acetileno, argônio e oxigênio, através do tratamento a plasma tem apresentado o fenômeno de redução de arrasto em superfícies cilíndricas propostos em diâmetros e comprimentos predefinidos. A redução de arrasto (RA) para os tubos flexíveis foi avaliada em bancada de reômetro, nas variações de rotações por minuto de 50 rpm, 100 rpm, 250 rpm antes e após a deposição a plasma. As modificações superficiais, morfológicas e químicas, foram comprovadas por análises de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Infravermelho por Transformada de Fourrier (AFTIR), Microscopia de Força Atômica (MFA), em placas planas, esperando que seja mostrada a impressão de uma estrutura rugosa na escala nanométrica com deposição de elementos químicos da solução polimerizante através do plasma. As amostras tratadas mostraram - se com menor resistência ao escoamento da água, testado através da imposição do torque sobre os tubos. As amostras de argônio apresentaram as melhores reduções de arrasto mesmo submetidas a escoamento laminar.
Effects of gas composition during plasma modification of polyester fabrics
(ELSEVIER, 2006) Costa, Thércio Henrique de Carvalho; Feitor, Michelle Cequeira; Alves Júnior, Clodomiro; Freire, P. B.; Bezerra, Clovis de Medeiros
In order to increase the hydrophilicities and to improve dyeability, poly(ethylene terephathalate) (polyester) fabrics were treated in low pressure and temperature plasma. Different plasma atmosphere were used in this work, leaving the gas type (oxygen, nitrogen, methane and hydrogen) as plasma variables, other parameters like pressure, exposure time, voltage and current were not variables in the process. After plasma treatment, the properties of the fabric, including surface morphology and chemical alteration, were investigated. The polyester fabrics treated with different plasma gases exhibited different morphological changes. The capillary method was applied to evaluate the improvement in water uptake of polyester fabrics, which indicated a good wettability to all atmospheres used in this work, except for a mixture containing methane, hydrogen and nitrogen
Effects of plasma treatment on drag reduction and wettability properties of Sylgard®184
(Applied Physics A-Materials science & Processing, 2025-01) Lima, Luiz Henrique Pinheiro de; Medeiros Neto, João Freire; Lima, Jackson Silva; Rangel, Jonathan Ferreira; Lima, Luciano Lucas Fernandes; Queiroz, José César Augusto de; Feitor, Michelle Cequeira; Bessa, Kleiber Lima de; Costa, Thércio Henrique de Carvalho; https://orcid.org/0000-0001-7429-4273; https://orcid.org/0000-0001-9560-2538; https://orcid.org/0000-0003-4671-6170; https://orcid.org/0000-0003-3149-6830; https://orcid.org/0000-0002-4850-9493; https://orcid.org/0000-0002-4133-0298
This study investigates the surface modification of Sylgard®184 polydimethylsiloxane (PDMS) samples through plasma treatments using two configurations: a mixed gas composition (acetylene, argon, and chloroform) and pure argon. The primary objective was to evaluate how these treatments affect the physicochemical properties of the surfaces and their drag-reduction capabilities. Analyses conducted using scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), and Fourier-transform infrared spectroscopy with attenuated total reflectance (FTIR-ATR) revealed diverse morphologies and chemical compositions resulting from different treatment parameters. Key findings indicate that an optimal combination of surface roughness and hydrophobic functional groups, notably Si–CH3, and C = C bonds, is crucial for achieving superhydrophobic surfaces and effective drag reduction. Samples treated with the mixed gas configuration exhibited enhanced drag reduction capabilities, particularly those treated at 0.08 A for 60 min, which showed balanced roughness and film uniformity. Conversely, argon-treated samples displayed variable performance depending on treatment conditions, with the 0.08 A for 60 min of treatment demonstrating consistent drag reduction, especially at higher Reynolds numbers. The correlation between viscous sublayer thickness and surface roughness underscored the significance of surface morphology in fluid–surface interactions. While high roughness increased flow resistance under turbulent conditions, moderate roughness maintained drag reduction efficiency. These findings highlight the practical importance of optimizing plasma treatment parameters to develop effective superhydrophobic surfaces for various applications, contributing to advancements in industries where drag reduction is critical
Estudo comparativo de filmes finos de ZnO:Al e ZnO:Al:Ti depositados por magnetron sputtering e cátodo oco
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2020-08-24) Queiroz, José César Augusto de; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; Melo, José Daniel Diniz; ; ; ; Feitor, Michelle Cequeira; ; Viana Neto, Bartolomeu Cruz; ; Melo, Emanuel Benedito de; ; Sousa, Romulo Ribeiro Magalhães de;
As pesquisas atuais tem buscado de forma incessante novos materiais que apresentem respostas equivalentes aos semicondutores. Esses materiais possuem caráter multifuncional com efeitos associados entre transparência óptica e condutividade elétrica. Nesse contexto, os filmes finos TCOs são alternativas, que podem suprir determinadas demandas em função da sua natureza óptica e elétrica. Este trabalho investigou de maneira teórica e experimental a deposição de filmes finos de AZO (ZnO dopado com Al) e TAZO (ZnO co-dopado com Al e Ti) depositados por magnetron sputtering e cátodo oco. A síntese dos filmes foi executada com pressão parcial de oxigênio variando entre 0%, 15%, 25% e 50%, respectivamente, em relação ao fluxo total de gases. Investigou-se a influência do gás na dopagem, microestrutura e propriedades físicas dos filmes. As deposições por magnetron sputtering foram realizadas a partir da confecção de um alvo sólido de AZO com 4% at de Al e um alvo sólido de TAZO com 4% at e 2.5% at de dopagem de Al e Ti, respectivamente, em atmosfera com fluxo máximo de 20 cm3/min, sob temperatura de 90 ◦C e tempo de 0.5 h. Os filmes de cátodo oco foram obtidos a partir do mesmo tipo de pó que deu origem aos alvos usados no sputtering. As deposições por cátodo oco ocorreram com fluxo máximo de 20 cm3/min, sob temperatura de 200◦C e tempo de 0.5 h. A difração de raios X identificou que todos os filmes apresentam estrutura wurtzita e sistema cristalino hexagonal de grupo espacial P63mc. As técnicas de microscopia eletrônica e de força atômica permitiram a observação das mudanças superficiais provocas pelo acréscimo de oxigênio na atmosfera do processo, além de permitir mensurar a espessura dos filmes. Todos os filmes finos produzidos neste trabalho apresentaram transmitância óptica acima dos 70% e valores de resistividade elétrica que variaram entre 10−3 e 10−4 Ωcm. O cálculo de otimização da geometria corrobora com os resultados experimentais de DRX, que mostram a distorção nos sítios octaédricos dos íons Al3+ e Ti4+ originando uma rede cristalina assimétrica e com baixa grau estequiométrico. A estrutura eletrônica de bandas possibilitou observar a disposição das bandas de valência e condução em função do incremento de O na rede e o estado semicondutor dos filmes, o quais apresentam valores de Eg próximos da estrutura de ZnO puro e a natureza covalente das ligações ZnO (⊥ c).
Estudo da camada nitretada em superfícies externas e internas de tubulações metálicas
(2019-07-31) Rocha Filho, Edglay de Almeida; Feitor, Michelle Cequeira; ; ; Nascimento, Igor Oliveira; ; Sousa, Rômulo Ribeiro Magalhães de; ; Costa, Thercio Henrique de Carvalho;
A nitretação a plasma permite a melhoria de várias propriedades físicas de superfícies metálicas, como dureza, resistência ao desgaste e corrosão. Em tubulações metálicas, o grande desafio encontra-se em como reduzir os efeitos da corrosão interna gerada pela transferência de líquidos e seus contaminantes. Neste sentido, o presente trabalho propõe-se a produzir filmes finos de nitreto de ferro em tubos de aço carbono doce visando a melhoria de propriedades mecânicas que venham a inferir melhoria na resistência a corrosão. Para tanto, utilizou-se a nitretação a plasma por gaiola catódica (CCPN). Alterou-se a proporção de gases (80% de N2 + 20% de H2+Ar ou 20 de N2 + 80% de Ar+H2) e a temperatura (400ºC, 450ºC, 500ºC), a amostra foi posicionada externa a gaiola, em potencial catódico, e os demais parâmetros foram fixados. Os filmes finos produzidos foram avaliados através das técnicas de difração de raios-X (DRX), Microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análises de microdureza. Identificou-se a presença de filmes finos em todas as amostras tratadas e o aumento da espessura desses foi proporcional ao aumento da temperatura quando manteve-se constante a mesma proporção de gás. Entretanto, devido à alta pressão, as amostras tratadas com atmosfera predominantemente inerte tiveram uma menor espessura de filme. Agulhas de Fe4N foram encontradas e comprovadas através da análise de DRX, observando também a presença de outras fases de nitreto de ferro (FeN, Fe2N, Fe3N). A determinação dessas fases evidenciou a capacidade de proteção corrosiva dos filmes formados através de estudos anteriores. Em relação a dureza das amostras, a maior dureza foi obtida nas amostras tratadas com menor temperatura (400ºC), mas esse aumento não foi propagado no interior dos modelos. As amostras com maior zona de difusão e microdureza mais uniforme foram encontradas com maior temperatura de tratamento.
Estudo da corrosão do aço AISI 316L com adição do fosfato de cálcio depositado por oxidação eletrolítica à plasma
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-12-23) Cavalcanti, Aíssa Palhares; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; http://lattes.cnpq.br/3647710047561421; Lima, Luiz Henrique Pinheiro de; http://lattes.cnpq.br/3732022226834668; Feitor, Michelle Cequeira; http://lattes.cnpq.br/4011909474871656
O aço inoxidável 316L tem sido amplamente utilizado como um biomaterial metálico para implantes ortopédicos e odontológicos devido às suas excelentes propriedades mecânicas e baixo custo. No entanto, uma das principais limitações ao seu uso clínico é a suscetibilidade à corrosão localizada em ambientes fisiológicos que podem resultar em inflamação, dor e, na pior das hipóteses, falha no implante. Para aumentar sua biocompatibilidade, o metal pode ser revestido com hidroxiapatita que possui uma composição química semelhante à matriz inorgânica do osso. O objetivo deste estudo é a melhoria do comportamento de corrosão, biocompatibilidade do implante metálico e da osseointegração. O aço inoxidável 316L foi usado como substrato metálico para deposição do revestimento de hidroxiapatita realizado pela técnica de eletrodeposição denominada Oxidação Eletrolítica a Plasma (PEO). As amostras foram imersas em solução eletrolítica. Em seguida, foi aplicado uma diferença de potencial utilizando duas configurações: uma reação catódica durante os tempos de 90 e 180 segundos e uma reação anódica durante os tempos de 15 e 19 segundos. A topografia dos filmes depositados e sua espessura de camada, foram analisadas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Ademais, as propriedades de corrosão das superfícies tratadas das amostras foram avaliadas por meio de testes de polarização potenciodinâmica utilizando uma célula eletroquímica de corrosão com concentração do eletrólito igual a 3% de cloreto de sódio (NaCl). Os resultados obtidos mostraram que os revestimentos bioativos de hidroxiapatita foram depositados com sucesso na superfície do substrato e apresentaram uma espessura relevante e uniforme, constituída de uma composição química estável.
Estudo da deposição de hidroxiapatita por PEO em amostras de TI CP2 e aço inoxidável AISI 316LVM
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-01-15) Menezes, Anderson Wagner Alves de; Feitor, Michelle Cequeira; ; http://lattes.cnpq.br/4011909474871656; ; http://lattes.cnpq.br/3703537226549989; Silva, Filipe Samuel Correia Pereira da; ; Libório, Maxwell Santana; ; http://lattes.cnpq.br/1840848773429843; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; ; http://lattes.cnpq.br/3647710047561421
A relação tecido-prótese é de crucial importância para o sucesso de um implante. Visando maiores níveis de afinidade entre o implante e o corpo humano a engenharia se debruça em estudos sobre processos de revestimentos cerâmicos, modificações superficiais e busca de novos materiais. Muitas pesquisas têm-se dado sobre o recobrimento de superfícies metálicas com hidroxiapatita, devido as suas características serem similares ao osso humano, através da técnica de plasma eletrolítico oxidativo (PEO), visando a melhora da biocompatibilidade dos implantes, o aumento de vida útil e reduzindo processos de rejeição ou reações adversas. Assim, o dado trabalho buscou estudar a influência de algumas variáveis do processo PEO na formação de um revestimento de hidroxiapatita em superfícies de Ti cp2 e aço AISI 316lvm. Para esse fim, foi estudada a variação do pH da solução eletrolítica (1 a 9), o tempo total de tratamento (15 a 90s), o comportamento da corrente elétrica no tempo, a polaridade de tratamento e a solução eletrolítica, sempre para a variação de somente um dos parâmetros citados. Os resultados de FRX, EDS e MEV-FEG denotaram o sucesso na produção de um revestimento, que de acordo com as variáveis de tratamento pode apresentar variados níveis de espessura, porosidade, topografia e de percentual dos elementos base da hidroxiapatita (Ca e P).
Estudo da molhabilidade de tecidos 100% poliéster tratados em plasma N2/O2 em função do seu envelhecimento natural
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2006-06-14) Feitor, Michelle Cequeira; Alves Júnior, Clodomiro; Bezerra, Clóvis de Medeiros; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4780826A8; ; http://lattes.cnpq.br/7441669258580942; ; http://lattes.cnpq.br/4011909474871656; Fontana, Luis César; ; http://lattes.cnpq.br/9403290679198474; Pereira, Márcia Rodrigues; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4788568T8
Neste trabalho, investigou-se a influência do tratamento superficial a plasma utilizando como gases de trabalho o oxigênio e uma mistura de nitrogênio + oxigênio, sobre as propriedades físicas e químicas do tecido 100% Poliéster. O tratamento foi realizado em uma câmara contendo os gases de trabalho sob baixa pressão (~ 1 mbar) mantendo-se constante durante todo ensaio alguns parâmetros do plasma, tais como, voltagem: 470 V; pressão: 1,250 mbar; corrente: 0,10 A e fluxo de gás: 10 cm3/min. Para os tratamentos com plasma de oxigênio puro utilizaram-se diferentes tempos de tratamento: 10, 20, 30, 40, 50 e 60 minutos. Para os tratamentos com plasma de N2 O2, fixou-se o tempo de tratamento em 10 minutos e variaram-se as concentrações de N2 entre 10% - 90%. Através do teste de capilaridade (arraste vertical) foi observada a melhora na hidrofilidade do tecido, bem como a influência da ação do tempo sobre o tratamento superficial e sua conseqüência frente à molhabilidade. A criação de grupos funcionais na camada superficial foi investigada por espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X (XPS). A topografia foi observada por microscopia de varredura eletrônica (MEV)
Estudo da nitretação por gaiola catódica em aço AISI M2
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021) Costa, Thuíla Karoline de Carvalho; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; Feitor, Michelle Cequeira; Medeiros Neto, João Freire de; Jamar, Andressa Azevedo
Melhorar propriedades mecânicas de aços rápidos significa melhorar o desempenho de ferramentas de corte e, portanto, aumentar lucros em processos de usinagem. Assim, neste trabalho, amostras de aço rápido AISI M2 foram tratadas pela técnica de nitretação a plasma por gaiola catódica, a fim de se obter aprimoramento nas propriedades mecânicas do aço. Para este estudo, 5 (cinco) amostras são tratadas metalograficamente e posteriormente 4 (quatro) delas nitretadas utilizando dois tipos de gaiolas distintas, em aço AISI 304 e Titânio Grau II. Das amostras tratadas, duas passaram por ambas as gaiolas, variando a ordem; uma somente pela de Titânio; e a outra apenas pela gaiola de aço inox. Após o tratamento, as amostras foram analisadas quanto a espessura da camada depositada, por meio de microscopia eletrônica de varredura; e quanto às suas microdurezas superficiais, por meio de um microdurômetro. A ordem de deposição implicou em diferentes espessuras de camadas e nos valores de microdureza superficiais obtidos: para a amostra primeiramente nitretada com gaiola em aço inox, e posteriormente titânio, foi obtida a maior dureza superficial, porém uma menor espessura de camada depositada. Dispondo-se de uma configuração onde a gaiola de titânio foi aplicada anteriormente a de aço inox, obteve-se a maior espessura de camada deste estudo, porém não foi a amostra com maior dureza superficial.

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