Para análise de eficiência de molhabilidade, é necessário acompanhar todo o processo desde a formação da bolha até sua evaporação com o passar do tempo. Sendo assim, levando em consideração que o teste foi realizado em temperatura ambiente, sem auxílio de equipamentos específicos, verificou-se que as bolhas não sofreram alterações em seu formato por um longo período.
Não ocorreram reações entre o líquido e o sólido, o que demonstra que o filme de ZnO:Al formado no substrato de vidro não apresentou características de rugosidade e heterogeneidade na superfície, que são os principais fatores que podem afetar o comportamento de molhabilidade.
Figura 35 – Teste de molhabilidade nas amostras dos filmes finos.
Fonte: Autor.
Os ângulos das bolhas apresentaram os ângulos de 82,5°; 88,5°; 81,5°; 73°; 81°; 73° e 67,5° respectivamente. Comparando os resultados da Figura 35 com os da Figura 21(b), que para Ө < 90° o líquido é considerado molhante, o teste de molhabilidade mostrou que para a solução de NaCl 3.5% o filme de ZnO:Al não se comportou como um excelente molhante para todas as amostras, como sugere a Figura 35. Isso é bom para a durabilidade do material porque o cloro é um agente oxidante que, com passar do tempo, penetra nos poros levando o material à degradação.
6 CONCLUSÕES
Quando comparamos os resultados dos filmes finos com variação de pulsos, com o filme de uma camada (B0), podemos afirmar que os resultados desses filmes são muito melhores, os quais confirmam que, com a presença de uma camada intermediário de MgZnO, teremos filmes finos com mais alta capacidade de proteção que aquele sem essa camada intermediária.
A quantidade de pulsos aplicados nas amostras influencia a capacidade de armazenamento de carga (capacitância) dos filmes. Ademais, as análises dos resultados mostram que a quantidade de pulsos aplicados é determinante nas propriedades dos filmes, mas não foi verificada nenhuma linearidade entre o número de pulsos, a espessura e a capacitância dos filmes.
As medidas de DRX revelam que os filmes finos de ZnO:Al formados em tricamada têm uma estrutura hexagonal ZnO e uma orientação preferencial ao longo do eixo c.
As propriedades dos filmes finos na superfície do substrato de vidro conservaram a solução utilizada, NaCl 3.5%, uma vez que o teste de molhabilidade mostrou que as bolhas apresentaram um comportamento apenas molhante, e não totalmente molhante.
O filme B70 forma o maior semicírculo de todos; logo, é o que apresenta melhor capacidade de armazenar carga e aquele que melhor protege uma superfície contra a corrosão.
Utilizando-se da espectroscopia de impedância eletroquímica, foram obtidos apenas resultados comparativos entre os diferentes filmes. Os circuitos de todos os filmes, exceto o BO, apresentaram-se iguais e com o significado físico/químico já conhecido.
7 SUGESTÕES DE NOVOS TRABALHOS
Deposição de filmes de ZnO em substratos metálicos para avaliar a proteção desse material e o comportamento da corrosão dele.
Prosseguimento com os estudos do desenvolvimento da técnica de deposição de filmes finos de ZnO com uso de gaiola catódica.
Ensaios sobre as aplicações dos filmes de ZnO em material cirúrgico, lâminas de barbear, alicates de manicure e outros utensílios para aumentar a qualidade e tempo de duração do corte.
Verificação da sua susceptibilidade a bactérias, como estafilococos, estreptococos, e a vírus, como o da hepatite B.
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APÊNDICE A
Gaiola Catódica
Atualmente, com o desenvolvimento de novas tecnologias, como o aprimoramento das técnicas de deposição de filmes finos, pesquisas nesse campo têm crescido consideravelmente, além da técnica de arco catódico filtrado. Outra metodologia que tem sido uma alternativa promissora na área de produção de filmes finos é a técnica gaiola catódica.
No processo de nitretação a plasma por gaiola catódica (cathodic cage plasma nitriding – CCPN), o plasma é formado na gaiola catódica, que funciona como catodo, sendo a parede da câmara o anodo. Nesse processo é utilizado o mesmo equipamento de nitretação convencional, como mostra a Figura 5(a). Sobre o catodo é colocada uma gaiola catódica produzida com o material que se pretende depositar. Por exemplo, para filmes de óxido de zinco, teremos uma gaiola de zinco em atmosfera de oxigênio. Se o objetivo for depositar nitreto de titânio, será utilizada uma gaiola de titânio e uma atmosfera de nitrogênio/hidrogênio. A amostra é colocada sobre um disco isolante de alumina sob a gaiola, como mostra a Figura 5(b).
Figura 36 – (a) Esquema do reator de nitretação a plasma e (b) Configuração do catodo utilizado em processo CCPN.
Segundo Daudt (2011), para se obter uma deposição mais eficiente, é necessário que a gaiola possua uma grande quantidade de furos na tampa possibilitando que o as espécies dos gases e o sputtering da gaiola chegue ao substrato e favoreça o crescimento do filme. Além disso, facilita a formação de filmes com maior rugosidade, maior cristalinidade e maior espessura.
Para produção de filmes pelo método gaiolo catódica, foi fornecida pelo Votorantim Metais uma chapa de zinco com alta pureza, com largura de 200 mm e espessura de 8 mm, como mostra a imagem.
Figura 37 – Chapa do ZnO puro do Votorantins Metais do qual foi enviada uma amostra.
Fonte: Votorantin metais, 2012.
Para chegar às especificações da chapa para a fabricação da gaiola, foi necessário passar pelo processo de fundição e pelo de laminação para deixá-la uma espessura próxima de 3 mm. Foi necessária uma espessura mais fina para torná-la mais maleável, pois foram feitos furos de 1 cm de diâmetro, e depois conformada.
No entanto, não foi possível determinar os parâmetros temperatura e tempo para gaiolas de zinco. Foram construídas gaiolas de zinco puro e todas, até o momento, ficaram deformadas, conforme mostra a Figura 38.
Como o zinco é um material com baixo ponto de fusão e essa técnica ainda não é conhecida, prova disso é a inexistência de publicações internacionais com filmes depositados por essa técnica. Na técnica procuramos depositar filmes que apresentassem características similares, porém com o custo mais acessível por ser um sistema mais simples – como o de nitretação – e com parâmetros físicos melhores.
Figura 38 – Gaiola de ZnO danifica após tentativa de deposição de filme fino.
Fonte: Autor.
Como não foi possível a finalização dessa metodologia, fica como sugestão para futuros trabalhos a realização de deposição de filmes finos pelo método gaiola catódica para comparação com a técnica arco catódico filtrado, realizando os mesmos ensaios eletroquímicos para averiguar, a respeito de viabilidade técnica, ambiental e econômica, se a deposição por gaiola catódica de filmes finos de ZnO:Al será eficaz.