Projetos de Pesquisa e Extensão Universitária

Projetos de Pesquisa Vigentes

Biofuncionalização da liga Ti-42Nb com vidro bioativo modificado com óxido de nióbio obtidos por meio de LPBF (2025 - Atual)

• Resumo: Ligas de beta-Ti, como a Ti-42Nb, têm sido investigadas devido às suas propriedades de biocompatibilidade, baixa toxicidade e boa resistência à corrosão, associadas ao baixo módulo de Young. Além de melhorias envolvendo estes e outros biomateriais, seu emprego em aplicações biomédicas deve considerar o desenvolvimento e aprimoramento de propriedades relacionadas à sua superfície, como o comportamento tribológico, eletroquímico e biológico desta região. A biofuncionalização de biomateriais, relacionada à molhabilidade superficial, bioatividade das moléculas e regeneração celular para a osseointegração, apresenta-se como uma alternativa para a obtenção de implantes multifuncionais. O objetivo do projeto é empregar a tecnologia de manufatura aditiva para produzir peças de Ti-42Nb seguido da biofuncionalização de sua superfície pelo revestimento com vidro bioativo (BG, do inglês Bioglass) modificado com óxido de nióbio, por meio da Fusão a Laser em Leito de Pó (LPBF, do inglês Laser Powder Bed Fusion). Para isto, pós de vidros bioativos modificados com óxido de nióbio serão sintetizados por sol-gel, considerando sua caracterização e ateste de biocompatibilidade por ensaios in vitro de citotoxicidade e genotoxicidade. Uma vez validadas tais características, peças de Ti-42Nb serão fabricadas e revestidas com BG modificado, considerando o emprego da tecnologia LPBF em ambos processamentos. Paralelamente, métodos de design de experimentos serão empregados para ajuste dos parâmetros de processo, a fim de otimizar as variáveis em estudo. Por fim, será avaliado o crescimento de biofilme formado por microorganismos bacterianos e fúngicos sobre as peças de as-built e revestidas com BG modificado, seguindo protocolos padrões. Espera-se a obtenção de um material biofuncionalizado que combine as propriedades mecânicas e de biocompatibilidade do metal com a bioatividade e resistência à corrosão da biocerâmica, para aplicação fabril futura em componentes implantáveis de aplicações biomédicas.

• Financiador: CNPq 

• Integrantes: Aline Gonçalves Capella (UNIFESP, coordenadora), Katia da Conceição,, André Antunes, Eliandra de Sousa Trichês (colaboradora)

Novos Materiais de Carbono: Suas Aplicações Espaciais, Ambientais e Spin Offs Relevantes (2021 - Atual)

• Resumo: Desenvolvimento da deposição de diamante monocristalino, CVD policristalino e nano cristalino (DNC), além de superfícies de nanotubos de carbono (NTC), com criação de infraestrutura para produção de sementes próprias e de polimento fino; produção de nanopartículas de diamante CVD; evolução em diamond-like carbon (DLC); estudos de aderência e tensões em filmes de diamante; modificações de superfícies a plasma e/ou a laser. Estudos de aplicações destes materiais: em tribologia e lubrificantes sólidos, sensores resistentes a radiação, gerenciamento térmico, supercapacitores, absorvedores de radiação eletromagnética, radiômetros, sensores ambientais, degradação de poluentes, obtenção de água potável, óptica de raios-X, aplicações biológicas e aplicações industriais e espaciais. 

• Financiador: FAPESP

• Integrantes: Evaldo José Corat (Coordenador / INPE), Aline Capella, Gislene Valdete Martins, Andre Paulo Tschiptschin, Vladimir Jesus Trava-Airoldi, Adriana Maria da Silva, Claudia Barbosa Ladeira de Campos, Dayane Batista Tada, Izabel Fernanda Machado, Manfredo Harri Tabacniks, Maurício Ribeiro Baldan, Roberto Martins de Souza, Alan Fernando Ney Boss, Erica Freire Antunes, Gisele Aparecida Amaral Labat, Newton Kiyoshi Fukumasu

Projetos Encerrados

Desenvolvimento tecnológico do processo de fabricação de arames trefilados e produtos acabados (2021-2023)

• Resumo: É esperado o desenvolvimento tecnológico do processo de trefilação para fabricação de arames metálicos revestido, a partir do controle e otimização de parâmetros de processo, incluindo caracterização microestrutural do fio-máquina e do arame trefilado, com identificação e quantificação das fases micro e nanométricas; além do estudo da viabilidade do uso da tecnologia laser para revestimento de superfícies dos componentes de operação, com materiais micro e nanoparticulados. O produto esperado é a evolução tecnológica do processo de trefilação. Este projeto enquadra-se no nível de maturidade tecnológica TRL-4, considerando validação em ambiente de laboratório de componentes ou processos experimentais.

• Financiador: Gerdau Aços Longos SA e EMBRAPII

• Integrantes: Aline Gonçalves Capella (Coordenadora, UNIFESP), Kátia Regina Cardoso, Dilermando Nagle Travessa, Ana Paula Fonseca Albers. 

Fusão Seletiva a Laser de Aço Inoxidável de Aplicações Biomédicas (2020-2022)

• Resumo: Técnicas de manufatura aditiva, envolvendo processamento de metais e ligas metálicas, têm sido consideradas para produção de peças ou protótipos, a partir de materiais biocompatíveis de aplicação biomédica. Dentre as técnicas, a fusão seletiva a laser (SLM), que envolve a fusão de pós, camada a camada, consolidados por um rápido processo de solidificação, pode ser empregada para fabricação de peças estruturais projetadas em computador. Na indústria biomédica, avanços na seleção e aplicação de materiais metálicos no âmbito da manufatura aditiva têm sido destacados, especialmente em aplicações envolvendo ligas de titânio, à base de cobalto, aço inoxidável, níquel-titânio. Dentre os aços, o inoxidável austenítico ASTM F 138 (classe especial do aço 316L) é o mais empregado no setor. Apesar disto, seu emprego é limitado para implantes temporários (placas, parafusos, estabilizadores de fratura), devido à sua susceptibilidade à corrosão localizada, em contato permanente com fluidos corpóreos, além de baixa resistência mecânica. Neste contexto, uma nova classe de aço inoxidável austenítico de alto teor de nitrogênio tem sido considerado para este fim, uma vez que apresenta melhores resistências mecânica e à corrosão, se comparado ao anterior. O objetivo deste trabalho é empregar a técnica de fusão seletiva a laser em aço inoxidável austenítico 316L, considerando seu processamento em atmosfera de nitrogênio, a fim de avaliar a dissolução do elemento na liga e seus efeitos no comportamento microestrutural, mecânico e de corrosão do material. A pesquisa prevê a busca por parâmetros de processos otimizados para obtenção de peças metálicas por SLM com características adequadas para aplicações biomédicas futuras.

• Financiador: FAPESP

• Integrantes: Aline Gonçalves Capella (Coordenadora - UNIFESP), Rudimar Riva, Rui Mário Correia da Silva Vilar, Moyses Leite de Lima.

Novos Materiais de Carbono: Suas Aplicações Espaciais, Ambientais e Spin Offs Relevantes (2021 - Atual)

• Resumo: Desenvolvimento da deposição de diamante monocristalino, CVD policristalino e nano cristalino (DNC), além de superfícies de nanotubos de carbono (NTC), com criação de infraestrutura para produção de sementes próprias e de polimento fino; produção de nanopartículas de diamante CVD; evolução em diamond-like carbon (DLC); estudos de aderência e tensões em filmes de diamante; modificações de superfícies a plasma e/ou a laser. Estudos de aplicações destes materiais: em tribologia e lubrificantes sólidos, sensores resistentes a radiação, gerenciamento térmico, supercapacitores, absorvedores de radiação eletromagnética, radiômetros, sensores ambientais, degradação de poluentes, obtenção de água potável, óptica de raios-X, aplicações biológicas e aplicações industriais e espaciais. 

• Financiador: FAPESP

• Integrantes: Evaldo José Corat (Coordenador / INPE), Aline Capella, Gislene Valdete Martins, Andre Paulo Tschiptschin, Vladimir Jesus Trava-Airoldi, Adriana Maria da Silva, Claudia Barbosa Ladeira de Campos, Dayane Batista Tada, Izabel Fernanda Machado, Manfredo Harri Tabacniks, Maurício Ribeiro Baldan, Roberto Martins de Souza, Alan Fernando Ney Boss, Erica Freire Antunes, Gisele Aparecida Amaral Labat, Newton Kiyoshi Fukumasu

Formação de Intermetálicos à base de Ti-Al por Deposição Direta de Metal a Laser de alumínio sobre Ti-6Al-4V (2019 - 2022)

• Resumo: Intermetálicos à base de titânio e alumínio apresentam propriedades como resistências à oxidação e à corrosão elevadas, além de dureza e resistência mecânica adequadas para aplicações que exijam bom comportamento mecânico do componente A deposição direta de metal a laser (Laser direct metal deposition ? LDMD) é um processamento que desperta grande interesse industrial, uma vez que é capaz de modificar a superfície de materiais sólidos, promovendo melhorias de propriedades na região tratada, sem alteração de suas as propriedades macroscópicas. A capacidade da tecnologia laser em concentrar elevada intensidade de energia em áreas reduzidas permite a modificação seletiva das propriedades do material, a partir do controle preciso dos parâmetros de processo. Além disso, a deposição direta de metal a laser apresenta outras vantagens como: velocidade de processo elevada, modificação da superfície de componentes com geometrias complexas e a possibilidade de se obter gradientes de composição e, consequentemente, um gradiente funcional no produto. Neste contexto, o presente projeto tem como objetivo promover a formação de intermetálicos à base de Ti-Al por deposição direta de metal a laser de pó de alumínio sobre o substrato de liga de titânio, Ti-6Al-4V, visando melhorias na resistência à oxidação da superfície do material. Adicionalmente, e, a partir da obtenção da camada de intermetálicos sobre o substrato, nitretos serão gerados, via implantação iônica por imersão em plasma (3IP), para análise dos efeitos de proteção adicional contra oxidação da superfície metálica. Os resultados obtidos nas diferentes condições analisadas, em relação aos efeitos sobre a oxidação da superfície do material, serão comparados ao desempenho do material base.

• Financiador: CNPq

• Integrantes: Aline Gonçalves Capella (Coordenadora), Rogério de Moraes Oliveira, Danieli Aparecida Pereira Reis, Laura Angélica Ardila Rodriguez, Vinicius de Oliveira Castro Silva 

Formação e crescimento de intermetálicos na interface entre Al-Si e Ti-6Al-4V (2015-2017)

• Resumo: A demanda industrial por componentes híbridos tem aumentado o interesse na união de materiais metálicos dissimilares. Essa união apresenta-se como um desafio, uma vez que a formação de fases intermetálicas frágeis é um fenômeno comum na região de interface, que pode levar à degradação das propriedades microestruturais e mecânicas nesta região. Em condições de equilíbrio, ou próximo destas, as fases interfaciais formadas em determinada temperatura podem ser relacionadas diretamente ao diagrama de fases do sistema. Em observações experimentais, entretanto, o equilíbrio pode não estar presente e o mecanismo de crescimento de intermetálicos pode ser afetado por outras condições de processo. Diante disso, é fundamental o entendimento da formação de fases intermetálicas, sua morfologia e mecanismos de crescimento na região de interface para orientação, previsão e controle dos parâmetros de processo. Neste contexto, o presente projeto tem como objetivo estudar a formação e a cinética de crescimento de intermetálicos na interface dos metais dissimilares, considerando a sinterização a laser de Al-Si, em diferentes proporções, sobre a liga Ti-6Al-4V em estado sólido. A pesquisa prevê a correlação entre os dados experimentais obtidos e um modelo matemático semi-analítico, para avaliação da influência dos parâmetros de processo à dinâmica de formação dos intermetálicos nesta região, em termos constitucionais e microestruturais.

• Financiador: FAPESP

• Integrante: Aline Gonçalves Capella (Coordenadora, UNIFESP)

Modificação superficial a laser da liga Ti-6Al-4V e estudo de sua influência no processo de junção a laser de materiais dissimilares (2014 - 2017)

• Resumo: O presente projeto tem como objetivo estudar a influência da modificação superficial a laser da liga Ti-6Al-4V visando melhorias no processo de união via laser entre os dissimilares, titânio e alumínio. Para isso, propõe a texturização da liga Ti-6Al-4V utilizando feixes de laser modulados, com a posterior junção a laser da liga de titânio modificada superficialmente e a liga de alumínio 6013. O projeto prevê a união dos dissimilares, associando um ajuste criterioso dos parâmetros ótimos de processo à qualidade da junta obtida, de forma a permitir sua utilização futura em aplicações envolvendo componentes estruturais aeronáuticos.

• Financiador: CNPq

• Integrantes: Aline Gonçalves Capella (Coordenadora, UNIFESP), Rudimar Riva.

Projetos de Extensão Universitária Vigentes e Encerrados

Materializar na Escola (2025-Atual)

• Resumo: A Universidade, como parte ativa do processo de mudança social, tem buscado identificar, ofertar e promover sistematicamente, de forma inter e transdisciplinar, conhecimentos que permitam integrar estudantes, professores e a sociedade na qual está inserida, por meio de ações extensionistas. Essas ações, baseadas em uma construção dialógica entre universidade e sociedade, contribuem para o fortalecimento da educação através da experimentação e observação dos fenômenos da natureza.Neste contexto, o projeto Materializar na Escola propõe realizar diversas ações, cada uma delas voltada para as necessidades específicas identificadas na comunidade escolar alvo da ação, e por meio de minicursos e oficinas, ministrados pelos discentes das disciplinas com carga extensionista do curso de Engenharia de Materiais e apoio do corpo docente, reforçar o conteúdo abordado em sala de aula para os estudantes do ensino médio. Os discentes do curso de engenharia consolidarão os conceitos da ciência dos materiais adquiridos durante a graduação, ao mesmo tempo que proporciona aos alunos do ensino médio a oportunidade de conhecer a área de ciência dos materiais.A equipe do projeto será composta por docentes do Instituto de Ciência e Tecnologia da UNIFESP (ICT-UNIFESP) e por profissionais da educação da(s) escola(s) envolvida(s); para cada oficina/minicurso proposto dentro desse projeto, um novo evento será credenciado, com equipes específicas voltadas para sua execução. Espera-se com o desenvolvimento do projeto, contribuir para o papel de agente transformador do ICT-UNIFESP e para a formação de engenheiros-cidadãos em nosso instituto.

• Integrantes: Aline Gonçalves Capella - Integrante, Fábio Roberto Passador, Ana Paula Fonseca Albers (Coordenadora, UNIFESP), João Pedro de Oliveira Ferreira, Fabricia Ferreira Gonzaga.

Pré-Vestibulinho UNIFESP (2014-2016)

• Resumo: O principal desafio atual do ensino fundamental no Brasil não se situa mais em termos de acesso à escola, e sim, na oferta de um ensino que atenda a padrões mínimos de qualidade, promovendo a aprendizagem do aluno e assegurando condições para seu sucesso escolar. Neste contexto, um destaque de sucesso está na EMEF Professora Rosa Tomita, situada no município de São José dos Campos/SP Em 2005, por iniciativa de seus dirigentes, um projeto pedagógico inovador começou a ser implantado na escola, focado em atividades de leitura e extracurriculares e na aproximação de pais, alunos e professores. Os bons resultados obtidos refletem o desempenho da instituição no IDEB Em 2011, o índice subiu de 3,9 em 2005 para 6,2 para o ensino dos anos iniciais e de 2,7 para 4,9 para os anos finais de ensino. Embora os resultados positivos sejam evidentes, desafios sociais permanecem no bairro onde ela está localizada. O bairro integra a região mais violenta do município e seus moradores sofrem com o abandono do poder público e são vítimas da violência local. A busca, portanto, por projetos educacionais que beneficiem os jovens moradores do bairro é fundamental no que se refere à minimização das discrepâncias e desigualdades sociais na quais estão inseridos. Neste contexto, o projeto visa à implantação de um curso preparatório gratuito voltado para alunos do 9° ano do ensino fundamental da instituição. O objetivo é promover a democratização ao acesso dos estudantes ao ensino médio de escolas de referência na região.

• Integrantes: Aline Gonçalves Capella (Coordenadora), Grasiele Cristiane Jorge, Vanessa Gonçalves Paschoa Ferraz, Renato Alessandro Martins, Maraisa Gonçalves, Raquel Aparecida Domingues, Priscila Marçal Fér.