Projeto e construção de um dip-coater de baixo custo para a produção de filmes finos

Abstract

RESUMO: Devido à alta demanda de combustível fósseis, as pesquisas por novas fontes de energia têm se intensificado nos últimos anos. Em especial, o gás hidrogênio possui diversas vantagens, como ser uma fonte renovável e não poluente. A técnica de produção de H2 por fotoeletrocatálise se mostra muito promissora. Entretanto, a aquisição de dip-coaters comerciais para a produção dos filmes finos necessários pode ser um fator limitante para iniciar novos estudos, considerando que, além de existir uma carência de fabricantes nacionais, o valor médio dos equipamentos é próximo de $ 3.000,00 (R$ 16.000,00), sem taxas de importação, baseando-se na cotação do dólar de R$ 5,23 no dia 30 de junho de 2022. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um dip-coater em âmbito nacional, de baixo custo, e desempenho semelhante aos equipamentos comerciais. O custo final total de fabricação, incluindo mão-de-obra e materiais consumíveis, foi de $ 371,94 (R$ 1.945,00). Ademais, com base no índice de Markup calculado para uma operação de micro empresa instalada no IFES campus Cachoeiro de Itapemirim, foi possível concluir que o preço de venda ideal é de $ 1.062,68 (R$ 5.557,00), que corresponde a 35,4% do valor ofertado pelas marcas já consolidadas no mercado. O equipamento foi testado em escala de laboratório no próprio campus para a produção de filmes finos de nanopartículas de óxidos metálicos. As imagens de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) comprovaram a uniformidade do material produzido. Adicionalmente, os testes de produção de hidrogênio obtiveram resultado positivo, reforçando a qualidade do dip-coater desenvolvido.

ABSTRACT: Due to the high demand for fossil fuels, research for new energy sources has intensified in recent years. In particular, hydrogen gas has several advantages, such as being a renewable and non-polluting source. The technique of producing H2 by photoelectrocatalysis is very promising. However, the acquisition of commercial dip-coaters for the production of the necessary thin films can be a limiting factor to start new studies, considering that, in addition to the lack of national manufacturers, the average value of the equipment is close to $3,000.00 (R$ 16,000.00), without import taxes, based on the dollar exchange rate of R$ 5.23 on June 30, 2022. This work presents the development of a dip-coater nationwide, with low cost, and performance similar to commercial equipment. The total final manufacturing cost, including labor and consumables, was $371.94. Furthermore, based on the Markup index calculated for a small business operation installed at the IFES campus Cachoeiro de Itapemirim, it was possible to conclude that the ideal sale price is $1,062.68 (R$5,557.00), which corresponds to 35 .4% of the value offered by brands already consolidated in the market. The equipment was tested on a laboratory scale on the campus itself for the production of thin films of metallic oxide nanoparticles. The Scanning Electron Microscopy (SEM) images confirmed the uniformity of the material produced. Additionally, the hydrogen production tests obtained a positive result, reinforcing the quality of the dip-coater developed.