Física Aplicada

Nesta quarta-feira (3), das 16h às 18h, no Itaipu Parquetec (bloco 4, espaço 3, sala 1), o Programa de Pós-Graduação em Física Aplicada (PPGFISA) da UNILA realiza mais uma edição do seu Seminário. O evento terá três palestras ministradas por discentes do PPGFISA. Confira:

Funcionalização de novas ligas do sistema Ti-15Nb-Ta por oxidação por micro-arco para aplicações biomédicas

Palestrante: Lucas Braga dos Santos

Resumo: O titânio e suas ligas são utilizados como biomateriais com destaque por sua biocompatibilidade e resistência à corrosão em fluidos corpóreos. Porém, o Ti comercialmente puro possui módulo de elasticidade (100 GPa) praticamente quatro vezes maior que o osso cortical humano (30 GPa). Essa divergência mecânica pode causar a falha precoce do implante, conhecida como stress shielding.

Para melhorar a compatibilidade, reduzindo o módulo de elasticidade, trabalha-se com ligas do sistema Ti-15Nb variando o Ta. Mas, além do módulo de elasticidade, o objetivo da comunidade atual é aprimorar as propriedades da superfície do metal, buscando maior osteointegração. Nesse projeto, as ligas do sistema Ti-15Nb-Ta (Ta = 0, 10, 20 e 30% em peso) serão funcionalizadas pela técnica de oxidação por arco elétrico (MAO), realizada em solução eletrolítica, contendo íons de cálcio e fosfato, para que as camadas formadas sejam porosas, aderentes, ricas em elementos bioativos.

As análises estarão focadas na verificação da composição química dos filmes obtidos por MAO (EDS e XPS), bem como nas características topográficas das superfícies (MEV e AFM), visando avaliar os efeitos do elemento Ta no tratamento MAO. Com as micrografias, a porosidade, espessura e tamanho de poros são medidos através do software ImageJ. A molhabilidade será avaliada por meio de medições do ângulo de contato e, por fim, a citocompatibilidade será investigada por meio de ensaios in vitro de adesão celular direta, utilizando células pré-osteoblásticas de camundongos cultivadas sobre as superfícies modificadas. As ligas Ti-15Nb-Ta podem ser uma alternativa de biomateriais otimizados, com propriedades mecânicas ajustadas e revestimento bioativo. A hipótese é que esses materiais apresentem um módulo de elasticidade mais próximo ao do osso e uma superfície que estimule a adesão e proliferação de células ósseas.

Difração de raios X e aplicação na física

Palestrante: Pâmela Eduarda de Oliveira

Resumo: A difração de raios X é uma técnica fundamental na física moderna, amplamente utilizada para investigar a estrutura interna da matéria em escala atômica. Baseia-se na interação de feixes de raios X com os planos cristalinos de um material, resultando em padrões de interferência que revelam informações sobre o arranjo dos átomos e as distâncias interplanares. Essa metodologia foi essencial para o desenvolvimento da cristalografia e continua sendo uma das principais ferramentas para o estudo de sólidos e materiais complexos.

Suas aplicações na física abrangem diversas áreas, como a identificação de fases cristalinas, a análise de transições estruturais, o estudo de defeitos e tensões internas e a caracterização de propriedades eletrônicas e magnéticas de materiais. Na física dos materiais, a difração de raios X é amplamente empregada para caracterizar ligas metálicas, cerâmicas, semicondutores, nanomateriais e filmes finos, permitindo determinar o tamanho de cristalitos e o grau de cristalinidade. Também possui grande relevância na física aplicada e na engenharia, sendo usada em controle de qualidade, no monitoramento de processos industriais e no desenvolvimento de novos compostos.

Com o avanço de fontes de radiação de alta intensidade, como os síncrotrons, e de detectores mais sensíveis, a técnica passou a permitir análises em tempo real e em condições experimentais extremas, como alta pressão e temperatura. Isso ampliou significativamente o seu alcance, tornando-a uma ferramenta essencial tanto em pesquisas fundamentais quanto em aplicações tecnológicas. Durante o seminário, será feita uma introdução aos princípios físicos da difração de raios X e uma discussão sobre suas aplicações na física. Serão apresentados artigos da área, destacando como a técnica pode contribuir em pesquisas.

Fendas cônicas impressas em 3D dopadas para detecção de cristais de oxalato de cálcio em fantoma de mama

Palestrante: Renata Olmedo Benedet

Resumo: Dentre as microcalcificações benignas, as compostas por oxalato de cálcio duplamente hidratado destacam-se por apresentarem propriedades físico-químicas e cristalográficas bem definidas, sendo amplamente utilizadas como modelo em estudos voltados ao diagnóstico precoce do câncer de mama. Considerando o potencial da difração de raios X como técnica complementar à mamografia, neste seminário pretende-se apresentar o desenvolvimento do projeto que tem como objetivo aprimorar a detecção do padrão de difração desses microcristais por meio do uso de fendas cônicas, que atuam como filtros espaciais capazes de reduzir o espalhamento proveniente de tecidos menos densos e, consequentemente, melhorar a relação sinal-ruído.

Em etapas anteriores, foi desenvolvida e caracterizada uma fenda cônica impressa em 3D utilizando ácido polilático (PLA), material de baixa densidade que permitiu a passagem de parte da radiação, limitando sua eficiência de atenuação. Atualmente, as atividades concentram-se na produção experimental, por extrusão, de um filamento dopado com 20% de óxido de ferro (FeO2), com o intuito de aumentar a densidade do material e possibilitar, futuramente, a impressão de novas fendas cônicas mais eficientes, também estão sendo desenvolvidos projetos de  fantomas de mama com microcalcificações.

As próximas etapas envolvem a caracterização física do filamento – avaliando densidade, homogeneidade e distribuição do dopante – e a caracterização radiográfica, com foco na análise da atenuação e na possível melhoria da relação sinal-ruído obtida com o novo material. Esses estudos visam contribuir para o desenvolvimento de métodos experimentais e materiais aplicados à física médica e à otimização da detecção de microestruturas por raios X.