Nanocompósitos híbridos condutores e flexíveis à base de copolímeros em bloco e nanotubos de carbono

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Sacramento, Joana de Barros
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFABC
Texto Completo: http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=124788
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Danilo Justino Carastan
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spelling Nanocompósitos híbridos condutores e flexíveis à base de copolímeros em bloco e nanotubos de carbonoELETRODOS FLEXÍVEISGEL DE COPOLÍMERO EM BLOCONANOTUBOS DE CARBONONANOCOMPÓSITOS HÍBRIDOSFLEXIBLE ELECTRODESBLOCK COPOLYMER GELCARBON NANOTUBESHYBRID NANOCOMPOSITESPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS - UFABCOrientador: Prof. Dr. Danilo Justino CarastanCoorientadora: Profa. Dra. Márcia Tsuyama EscoteDissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, Santo André, 2022.O avanço nos estudos de materiais inteligentes, que apresentam uma resposta mecânica em função de um estímulo elétrico, possibilitou o desenvolvimento da aplicação dos polímeros eletroativos (EAP). Entre as classes de EAPs, destacam-se os elastômeros dielétricos, onde a presença de um eletrodo com boa condutividade elétrica e excelente flexibilidade é essencial. Esses eletrodos flexíveis podem ser produzidos a partir de uma base elastomérica e de uma fase dispersa condutora. Dentre os nanomateriais condutores, os nanotubos de carbono (CNTs) se destacam por possuírem alta condutividade elétrica e térmica e baixo limiar de percolação. Além disso, apresentam distintas morfologias, possuindo múltiplas paredes (MW) ou apenas uma (SW), tornando interessante o uso combinado de diferentes CNTs. Desta forma, a proposta deste trabalho foi o desenvolvimento de nanocompósitos híbridos com diferentes CNTs a partir de um gel-base de copolímero em bloco (SEBS) com adição de um óleo mineral (OM) e uma resina hidrocarbônica (RHC). Foram estudados os efeitos da adição de RHC na condutividade elétrica dos nanocompósitos, assim como da concentração de cada tipo de CNT nos materiais puros e híbridos. Os materiais foram caracterizados por técnicas morfológicas, dielétricas, reológicas e mecânicas. Como resultados principais, foi observado que a adição da resina nos géis influenciou o nível de percolação dos nanotubos de carbono, sendo uma diferença de, aproximadamente, 10-6 S/m para os MWCNTs e de 10-2 S/m para SWCNTs. Já os nanocompósitos híbridos demonstraram resultados bastante promissores, com potencial efeito sinérgico entre os dois tipos de nanotubos. A amostra com 1,5% de CNT, contendo 1,0% MW e 0,5% SW, apresentou uma condutividade elétrica acima da do material com maior valor até então – amostra com 1,5% SW puro. Outro resultado bastante vantajoso desta amostra híbrida é que seu módulo compressivo não sofreu considerável variação quando comparado ao gel puro, característica bastante importante para a aplicação que visa a um material flexível. Por fim, verificou-se também uma boa correlação entre a percolação elétrica e a percolação reológica.The advance in the studies of smart materials, which present a mechanical response as a function of an electrical stimulus, enables the development of the application of electroactive polymers (EAP). Among the classes of EAPs, dielectric elastomers stand out, where the presence of a flexible electrode with good electrical conductivity and excellent flexibility are essential. These flexible electrodes can be made from an elastomeric base and a conductive dispersed phase. Among the conductive nanomaterials, carbon nanotubes (CNTs) stand out for high electrical and thermal conductivity and low percolation threshold. In addition, they have different morphologies, being either multiwalled (MW) or single-walled (SW), making the combined use of different CNTs interesting. Thus, the purpose of this work was the development of hybrid nanocomposites with different CNTs based on a block copolymer gel (SEBS) with the addition of mineral oil (OM) and a hydrocarbon resin (RHC). The effects of the addition of RHC on the electrical conductivity of the nanocomposites were studied, as well as the concentration of each type of CNT in the pure and hybrid materials. The samples were characterized by morphological, dielectric, rheological and mechanical techniques. As main results, it was observed the addition of resin in the gels influenced the percolation threshold of carbon nanotubes, with a difference of approximately 10-6 S/m for MWCNT and 10-2 S/m for SWCNT. As for the hybrid nanocomposites, they showed very promising results, with a potential synergistic effect between the two types of nanotubes. The sample with 1.5% CNT, containing 1.0% MW and 0.5% SW, presented an electrical conductivity above that of the material with the highest value so far – the sample with 1.5% SW. Another advantage of this hybrid sample is that its compressive modulus did not undergo considerable variation when compared to the pure gel, a very important characteristic for the application that aims at a flexible material. Finally, there was also a good correlation between electrical percolation and rheological percolation.Carastan, Danilo JustinoEscote, Márcia TsuyamaFechine, Guilhermino José MacêdoVidotti, Suel EricSacramento, Joana de Barros2022info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf105 f. : il.http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=124788http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=124788&midiaext=80991Cover: http://biblioteca.ufabc.edu.br/php/capa.php?obra=124788porreponame:Repositório Institucional da UFABCinstname:Universidade Federal do ABC (UFABC)instacron:UFABCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2023-09-01T16:50:48Zoai:BDTD:124788Repositório InstitucionalPUBhttp://www.biblioteca.ufabc.edu.br/oai/oai.phpopendoar:2023-09-01T16:50:48Repositório Institucional da UFABC - Universidade Federal do ABC (UFABC)false
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