Espera-se que a demanda global por baterias aumente até 2030, alimentada pelo aumento no número de veículos elétricos, à medida que o mundo se concentra em reduzir as emissões para reduzir o aquecimento global. Grafeno e nióbio tem sido o foco da pesquisa de materiais de energia desde sua descoberta, sendo intensamente estudados em pesquisas de baterias para melhorar as características eletroquímicas, bem como para aumentar a estabilidade mecânica dos materiais de eletrodos. A pesquisa refere-se a uma bateria cuja configuração permite a geração e controle de um potencial de ionização de seus meios eletrolíticos, garantindo uma gama de vantagens relativas à eficiência e segurança no uso da referida bateria, também se refere a um método de geração e controle de potencial de ionização de uma bateria. Com objetivo de desenvolver uma bateria segura, eficiente, leve e atual para uso em escala mundial, colaborando com as metas da ONU e com tecnologias colaborativas com energia limpa. (AU)

O mercado de baterias tem sido impulsionado nas últimas décadas pelo aumento do protagonismo, ao nível mundial, das energias renováveis. Fontes primárias que produzem energia limpa, como a eólica e a solar, devem estar conectadas a dispositivos de armazenamento de energia, como baterias, para que a energia produzida seja satisfatoriamente aproveitada, formando, assim, redes conhecidas como smartgrids. Estas redes visam distribuir a energia produzida e armazenada de maneira otimizada, equacionando a demanda energética da sociedade com a quantidade de energia produzida. Para além das smartgrids, baterias de diversos tipos já exercem papel central em tecnologias como drones, eletrônicos portáteis, ferramentas de pequeno e médio portes; e na indústria de veículos automotivos, cujos principais players mundiais já estabeleceram metas arrojadas de substituição das frotas movidas a combustíveis fósseis por frotas eletrificadas. Assim, é urgente que a indústria de baterias seja capaz de produzir dispositivos cada vez mais eficientes, que ofereçam maior autonomia de uso, mais potentes, e que, ao mesmo tempo, cheguem ao mercado com um custo que viabilize sua difusão na sociedade. Para isso, em todo o mundo, centros de pesquisa de renomadas universidades e da iniciativa privada tem investido esforços e recursos financeiros na casa de milhões de dólares ao ano em inovação tecnológica, objetivando investigar, desenvolver e constantemente aprimorar novos materiais para baterias. Inseridos nesse contexto de inovação tecnológica, iniciamos testes com um novo tipo de eletrodo anódico binder-free de óxido de vanádio modificado com nióbio, para baterias de intercalação de íons de lítio, que tem demonstrado excelente performance eletroquímica, alcançando valores de capacidade específica de até 1811 mAh/g, ótima ciclabilidade e que pode ser facilmente reciclado. Os resultados obtidos até o momento são promissores, contudo, ainda se apresentam em estágio embrionário. Nosso objetivo principal é aprofundar as análises de performance eletroquímica que, acompanhadas por robusta caracterização estrutural, nos permitirá esclarecer o tipo de estrutura e os mecanismos que lhe conferem excelente performance eletroquímica, validando nosso material como possível solução para a dor de mercado anteriormente destacada. O processo de síntese do material eletroativo do eletrodo se dá através de poucas etapas e possui alta reprodutibilidade, consistindo em uma coluna de troca catiônica, secagem do eluente em temperatura de até 50 °C e incorporação à fibra de carbono (com e sem coating de nanotubos de carbono) via dip-coating, formando o eletrodo. Para análise da performance eletroquímica, estes eletrodos serão inseridos em celas do tipo sweglok, utilizando lítio metálico como eletrodo de referência e contra-eletrodo; eletrólito comercial de bateria não-aquoso, em uma dry-box com argônio. Uma vez realizada essa análise com devido rigor, esperamos comprovar a viabilidade técnica da utilização deste compósito anódico em bateria de íons-lítio e, assim, obter um material com elevado valor agregado e que seja de interesse para o mercado. (AU)

A crescente demanda de diversos setores da sociedade por dispositivos eficientes e miniaturizados para aplicações sustentáveis impulsiona a P&D de novos produtos, materiais e soluções inovadores. Tintas e adesivos condutores respondem a essa demanda constituindo um mercado global em torno de US$ 20 bilhões, com CAGR avaliado em 5 -10%, nos próximos anos. Atualmente, o produto que domina o mercado é a prata devido à sua alta condutividade, porém existe a expectativa de que materiais avançados baseados em compostos condutores não-metálicos como grafeno, grafenos e nanografites passem a liderar o mercado. Este projeto explora um novo condutor não-metálico e multifuncional, o grafite esfoliado e reorganizado (em inglês, exfoliated and reassembled graphite, ERG), produzido pela esfoliação de grafite em solução aquosa de celulose. Os revestimentos resultantes de sua aplicação em superfícies formam uma nova classe de produtos inseridos nos paradigmas da economia circular e da química verde. O processo usado é escalonável, realizado em condições brandas de temperatura e pressão, portanto com baixo impacto energético. Usa matérias-primas de baixo custo unitário e disponíveis, demanda equipamentos simples e gera pouquíssimos resíduos. O uso de tintas de ERG em diferentes aplicações já permitiu a criação de novos produtos tecnológicos em diferentes TRLs, desde o laboratório até a comercialização. Algumas aplicações são: eletrodos, sensores, geradores de energia e aquecedores de baixo custo, flexíveis e eficientes, revestimentos antichamas e antiestáticos. O atual objetivo é o desenvolvimento, otimização e produção industrial de tintas, revestimentos de ERG e suas aplicações, elevando o nível de maturidade das tecnologias desta plataforma até o último estágio. (AU)

Contaminantes emergentes são substâncias que podem afetar o sistema endócrino de animais, humanos e outros seres vivos causando efeitos adversos à saúde, sua descendência, ou subpopulações. Dentre esses, podemos destacar hormônios (naturais e sintéticos) fármacos, hidrocarbonetos aromáticos, pesticidas, dentre outras. O desenvolvimento de sensores eletroquímicos apresenta vantagens como análises rápidas, são de baixo custo bem como possibilitam o monitoramento ambiental in situ. Aliado a isto, a fabricação de eletrodos impressos possibilita obter dispositivos em larga escala, com diferentes geometrias bem como a incorporação de inúmeros materiais funcionais na composição das tintas. Adicionalmente, quando produzidos sobre substratos macios, dobráveis e extensíveis ganham versatilidade. O grafeno apresenta extraordinárias propriedades eletrônicas, térmicas e mecânicas bem como interage fortemente com grupos funcionais de polímeros condutores (CPs) como da polianilina. Por sua vez, devido suas propriedades intrínsecas, o desenvolvimento de eletrodos baseados em CPs segue com o surgimento de novos métodos de fabricação, híbridos e suas aplicações. Híbridos de grafeno e CPs possuem sinergismo de propriedades como aumento da capacitância específica ou aumento de condutividade e, portanto, atuam em uma vasta gama de dispositivos avançados, tais como supercapacitores, células a combustível, células solares, sensores, dentre outras. O desenvolvimento de tintas condutoras baseadas em grafeno e seus respectivos híbridos com CPs visando a fabricação sensores impressos flexíveis para a determinação de contaminantes emergentes segue praticamente inexplorado. Assim, neste projeto grafeno e seus respectivos híbridos com CPs como PAni, Poli(orto-etoxianilina), POEA e PPy serão produzidos, caracterizados e utilizados para a fabricação de eletrodos de circuito impresso flexíveis visando a determinação de substâncias de interesse biológico e ambiental como os hormônios como P4, estriol e 17±-etinilestradiol e Bisfenol A. (AU)

Este projeto aborda o desenvolvimento e investigação de componentes de eletrólitos e eletrodos para aplicações de armazenamento de energia. Dinâmica molecular e DFT são métodos poderosos para o desenvolvimento e estudo de novos materiais. Três tópicos distintos são propostos aqui: um enfoca a melhoria das propriedades de eletrólitos, como líquidos iônicos ou eletrólitos aquosos, alterando a composição, íons constituintes, frações molares e misturas aquosas e orgânicas. Um segundo, concentra-se em aumentar o rendimento do supercapacitor, empregando materiais 2D com propriedades exclusivas para fornecer uma resposta de eletrodo aprimorada. E um terceiro, visa a investigação computacional do mecanismo de corrosão na interface eletrodo-eletrólito, com base na voltagem induzida em diferentes eletrodos de grafeno modificados. (AU)

Propósito do Estudo: Nos últimos anos, a busca pela qualidade e eficiência dos serviços de saúde tem impulsionado a criação e a padronização de indicadores que possam auxiliar na interação entre especialistas, pesquisadores e gestores de saúde, possibilitando a geração de evidências para orientar ações estratégicas. Desse modo, a presente proposta tem por finalidade a implementação de um registro prospectivo multicêntrico de dispositivos cardíacos eletrônicos implantáveis (DCEI), fazendo uso de recursos tecnológicos de última geração para garantir a qualidade da coleta e armazenamento de dados de acordo com os padrões internacionais, com a finalidade de realizar o monitoramento de indicadores de qualidade da prática assistencial em serviços de Estimulação Cardíaca Artificial do Estado de São Paulo. Métodos: Trata-se de um registro prospectivo multicêntrico com dados derivados da prática assistencial que serão coletados em três momentos distintos: (1) na internação hospitalar índice, ou seja, no episódio hospitalar que se refere ao procedimento cirúrgico de implante ou reoperação do dispositivo cardíaco; (2) trinta dias após a alta hospitalar e, (3) um ano após o procedimento cirúrgico. Participarão da proposta 9 hospitais especializados em Estimulação Cardíaca Artificial do estado de São Paulo. Para a definição dos indicadores da qualidade assistencial será empregado o método Delphi, com especialistas da área de Estimulação Cardíaca Artificial. Basicamente, os indicadores deverão privilegiar os seguintes aspectos: (1) Avaliação da estrutura: recursos físicos, humanos e organizacionais; (2) Avaliação dos processos de trabalho, em especial, dados relacionados à produção assistencial e rotinas do serviço; (3) Avaliação dos resultados: o impacto da assistência em diferentes desfechos clínicos; (4) Avaliação da qualidade de vida e satisfação dos pacientes em relação ao atendimento recebido. Os dados serão coletados diretamente dos prontuários dos pacientes e das bases de dados administrativas hospitalares, usando o sistema REDCap (Research Electronic Data Capture). Os indicadores da qualidade assistencial serão monitorados, em tempo real, através de "Painéis de Visualização Gerenciais e Interativos" que serão construídos na presente proposta, a partir da consolidação das bases de dados do estudo. Os indicadores de cada serviço de Estimulação Cardíaca Artificial serão comparados individualmente (benchmark interno) e, posteriormente, os dados de cada serviço serão comparados em relação à média de todos os centros (benchmark comparativo). Na mesma proposta, serão desenvolvidos modelos de predição de risco para mortalidade e readmissões hospitalares por técnicas de aprendizado de máquina. As informações geradas a partir desses modelos, irão subsidiar o desenvolvimento de futuros modelos de decisão. Resultados esperados: Ao término deste projeto teremos uma infraestrutura robusta para a coleta eletrônica e gerenciamento de dados na pesquisa de indicadores de qualidade dos serviços de Estimulação Cardíaca Artificial que irá viabilizar a criação de uma rede nacional nessa área. Esta infraestrutura será de grande valia para impulsionar a inovação, a pesquisa, a eficiência e a qualidade dos serviços prestados. Além disso, essa infraestrutura poderá, posteriormente, ser transponível para outras áreas assistenciais, conferindo maior racionalidade ao uso dos recursos e melhoria da qualidade dos cuidados prestados. (AU)

Eletrodos impressos por serigrafia (screen-printed electrodes, SPEs) são dispositivos amplamente empregados na fabricação de sensores por possuírem boa estabilidade, e serem fabricados por técnicas simples e escalonáveis. Ainda, estes eletrodos podem ser facilmente modificados com biomoléculas, sendo o exemplo mais conhecido o biossensor de glicose usado no diagnóstico de Diabetes mellitus, o qual representa um mercado de aproximadamente três bilhões de reais. Embora SPEs sejam produtos altamente consumidos em centros de P&D&I para aplicações analíticas, indústria automotiva e no setor da saúde no país, os mesmos não são produzidos no Brasil, e o valor de unidades descartáveis importadas varia entre R$12 e R$26. Com base nessa carência, e na necessidade de se produzir eletrodos funcionais para sensores e biossensores com aplicação em diversos outros setores (medicina, meio-ambiente, segurança do trabalho e indústria), propõe-se neste projeto demonstrar a viabilidade técnico-científica da produção de SPEs de menor custo e performance superior. Pretende-se explorar o uso de filmes finos à base de biopolímeros (nanocelulose bacteriana e derivados da cebola - Allium cepa L.) como substrato de impressão, e também avaliar nanomateriais produzidos no Brasil para formulação de tintas condutoras alternativas. Para estas tarefas, contaremos com o know-how da BioSmart Nanotechnology, microempresa parceira do projeto, a qual já explora filmes derivados de cebola para fabricação de embalagem inteligentes e compósitos de nanocelulose bacteriana para aplicações farmacêuticas e medicinais. A além de atuar em pesquisa & desenvolvimento de soluções comerciais baseadas em nanopartículas metálicas e poliméricas customizadas. O desenvolvimento tecnológico ao longo do projeto compreenderá o estudo de tintas e condições ideais de impressão para a deposição de SPEs, seguida da caracterização elétrica e eletroquímica dos mesmos. Espera-se que o uso de materiais alternativos possibilite a fabricação de eletrodos com propriedades inovadoras. Por exemplo, o uso de biopolímeros como substrato irá gerar eletrodos flexíveis e biocompatíveis, os quais possibilitarão novas aplicações para sensores de uso em contato com a pele e tecidos. Além disso, acredita-se que a formulação de tintas a partir de insumos nacionais irá produzir uma significativa redução do custo final de SPEs não-modificados, de dezenas de reais para poucos centavos, além de contribuir para uma melhor performance analítica dos mesmos (melhor reprodutibilidade e estabilidade do sinal eletroquímico de referência). Inicialmente, o principal foco comercial destes produtos são os centros de P&D&I do Brasil, e possivelmente a indústria de conectores flexíveis para eletrônica. Porém, novos mercados e aplicações inovadoras, principalmente na área médica e alimentos, podem ser exploradas em projetos subsequentes. (AU)

Este projeto tem por objetivo a aplicação de nanomateriais para dois fins: 1) Na eletrogeração de peróxido de hidrogênio pela reação de redução de oxigênio (RRO), visando aplicar este produto em Processos Eletroquímicos Oxidativos Avançados (PEOAs) para fins de degradação de poluentes orgânicos (corantes RB5, Sunset Yellow, Orange II, Ethion, Malation, 17 ±-etinilstradiol e Paracetamol), com o intuito de tratamento de águas reais de lavanderias, água da represa Billings e descarte de hospitais, e 2) Produção de eletrocatalisadores para serem testados em células a combustível de etanol direto alcalinas e ácidas com o intuito de produção de energia limpa e renovável. Na primeira parte os processos podem ser realizados envolvendo a utilização de irradiação de luz UV, reação de Fenton, fotoeletro-Fenton, entre outros. Com esta perspectiva, eletrocatalisadores nanoestruturados (nanopartículas, nanobarras e nanoflores) W, Ce, Co, V, Sn, Mn, Ni suportados em carbono de alta área superficial e/ou em nanotubos de carbono, com ou sem a presença de Au, serão preparados e utilizados como eletrodos de difusão de gás (cátodos) em reatores para a degradação dos corantes, pesticidas, fármacos e hormônio, tendo como anodos Pt e Diamante dopado com boro (DDB) com diferentes dopagens (2500 e 5000 ppm). Na segunda parte eletrocatalisadores de nanobarras de CeO2, nanopartículas e nanoestruturas poligonais definidas de Pt, Sn, Ce, Pd e Nb, Pr, Zr, La, Pr e nanotubos/grafeno como suportes serão utilizados em situações de meia célula, em testes acelerados de estresse, e em células a combustível alcalinas e/ou ácidas para a produção de energia, sendo que a espectroscopia por ATR-FTIR in situ será utilizada para a identificação e quantificação de produtos formados durante os processos de oxidação de etanol (glicerol e etileno glicol). Os materiais serão caracterizados por técnicas físicas tais como Difração de Raios - X (DRX), Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS), Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), Espectroscopia Fotoeletrônica de Raios-X (XPS), onde serão avaliados aspectos como: tamanho de partícula, fases e formação das nanoestruturas. A eficiência dos eletrocatalisadores será primeiramente avaliada por meio de técnicas voltamétricas (voltametria de varredura linear para a RRO), utilizando-se um eletrodo de disco-anel rotatório, depois utilização de eletrodos de difusão de gás e reatores para a degradação dos poluentes orgânicos. Na degradação dos poluentes orgânicos utilizando-se eletrodos de difusão de gás e processos eletroquímicos oxidativos avançados (PEOAs), os processos serão acompanhados por técnicas como (HPLC), Medida de Concentração de Carbono Orgânico Total Dissolvido (TOC) e cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas. Voltametria e cronoamperometria para a oxidação de etanol, espectroscopia ATR-FTIR in situ para identificação e quantificação de produtos, experimentos em células a combustível de etanol direto para avaliação dos melhores eletrocatalisadores. O desenvolvimento do projeto visa desenvolver nanomateriais para a eletrogeração de peróxido de hidrogênio in-situ, além da utilização de PEOAs para a geração de radicais hidroxila com o peróxido eletrogerado em solução, para a degradação de RB5, Sunset Yellow, Orange II, Ethion, Malation, 17 alfa etinilstradiol e Paracetamol. Além, é claro da produção de energia limpa e renovável a partir de células a combustível de etanol direto. (AU)