Pesquisadores desenvolvem
filmes finos para microbaterias

RAQUEL DO CARMO SANTOS

O físico José Ciro Rojas Quispe: testando novos materiais em diferentes condições

O desenvolvimento de filmes finos para componentes de microbaterias utilizados em aparelhos eletrônicos portáteis está sendo objeto de estudo no Grupo de Optoeletroquímica, do Instituto de Física Gleb Wataghin (IFGW). Sob a coordenação da professora Annette Gorenstein, a equipe consegue obter filmes finos da ordem de 0,2 micrometros que possibilitam o desenvolvimento de baterias de aproximadamente 15 microns. As microbaterias podem ser usadas como fontes de energia em dispositivos médicos implantáveis (marcapassos, por exemplo), smart cards, microssistemas integrados, sensores remotos, transmissores em miniatura, telefonia móvel, computadores portáteis e vários outros aparelhos.

A intenção de desenvolver baterias de boa qualidade e de tamanho reduzido levou o físico José Ciro Rojas Quispe a testar dois novos materiais, na forma de filme finos, depositados em diferentes condições . São eles: o óxido de molibdênio e óxido mistos de molibdênio e níquel. Ambos demonstraram capacidade adequada para utilização como fonte de energia. A avaliação realizada por Rojas originou sua dissertação de mestrado "Filmes finos de MoOx e NixMoOy: aplicação em microbaterias" apresentada no último dia 22 de julho no IFGW. A pesquisa foi financiada pelo CNPq.

Rojas explica que as baterias de filmes finos vêm se mostrando importantes porque a potência pode ser distribuída ao longo do equipamento e não concentrada em um só local. Ele esclarece que cada vez mais os objetos estão diminuindo de tamanho e com isso ocorre um sério problema, pois as pilhas ou baterias ocupam um espaço considerável nos aparelhos. Por isso o interesse em desenvolver fontes de potência miniaturizadas.

Na pesquisa, Rojas efetuou um processo de deposição do filme pela técnica denominada magnetron sputtering reativo. O objetivo específico era estudar o filme como um dos componentes da bateria, no caso os cátodos. Ele explica que uma a bateria é composta por anodos, eletrólitos e cátodos. "Todos são responsáveis pela capacidade, densidade de energia e o ciclo de vida".

A razão que levou o pesquisador a escolher os dois materiais estudados foi a estrutura cristalina destes compostos, que é essencial para permitir o processo de intercalação de lítio, no qual é baseado o funcionamento da bateria . A inovação do trabalho de Rojas está justamente na utilização desses materiais na forma de filmes finos.

Foram feitas várias amostras simultâneas para a sua caracterização (estrutura cristalina, estequiometria). O objetivo mais importante foi a determinação da capacidade de descarga do filme, ou seja, o tempo que poderia ser utilizado sem a necessidade de recarga. Também foi avaliada a vida útil do filme. Segundo Rojas, esses são os parâmetros básicos e necessários para entender porque um determinado material é melhor que outro.

Eletrocromismo - Outra aplicação de filmes finos desenvolvidos pelo Grupo de Optoeletroquímica do IFGW é em dispositivos eletrocrômicos. O eletrocromismo é a alteração reversível de propriedades óticas de um material. De acordo com a professora Annette, um dos efeitos mais clássicos é o de cortina. Utilizado em uma janela, o filme tem a propriedade de se adaptar às condições de luminosidade ou climáticas. Nos dias frios, o calor penetraria facilmente no ambiente e, nos dias de quentes, seria bloqueado. Uma outra aplicação é em espelhos retrovisores de automóveis. O filme diminuiria o reflexo de uma luz intensa no espelho em determinado momento e, quando a luz se distanciasse, o espelho voltaria à sua condição normal de reflexão.