Sistemas anti-falsificação baseados em materiais bioinspirados derivados de nanocristais de celulose
Autor(a) principal: | |
---|---|
Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) |
Texto Completo: | http://hdl.handle.net/10362/145993 |
Resumo: | A contrafação de produtos impacta negativamente a economia global, refletindo-se num risco para a saúde pública, segurança e perda de receita. Com a crescente complexidade dos produtos falsificados é necessário encontrar métodos anti-falsificação mais seguros e que assentem em recursos sustentáveis, nomeadamente, materiais derivados da celulose, de acordo com os objetivos de desenvolvimento sustentável definidos pela Organização das Nações Unidas. O objetivo desta dissertação baseou-se no desenvolvimento de dispositivos oticamente variáveis (OVDs) ocultos a partir de nanocompósitos de CNCs/hidroxipropilmetilcelulose (HPMC) assente nas propriedades óticas da celulose nanocristalina (CNC) derivadas do seu comportamento líquido cristalino liotrópico. Estas originam materiais iridescentes, com coloração estrutural (recursos de segurança visíveis) e reflexão/transmissão seletiva de luz circularmente polarizada (recursos de segurança invisíveis). A suspensão aquosa de CNCs utilizada, de origem comercial (CNC-C), possui contra-ião sódio (Na+) e verificou-se a formação de fase líquida cristalina (LC) a partir de 3,0% m/m (domínio bifásico), sendo anisotrópica a partir de 5,5% m/m. O aumento da concentração de CNCs promoveu a diminuição do valor passo da estrutura colestérica, e as membranas produzidas destas suspensões apresentam coloração estrutural na região do UV. Foi adicionada HPMC à suspensão LC de CNC-C em diferentes rácios, e os nanocompósitos sólidos até 20% m/m de HPMC apresentam coloração estrutural desde o ultravioleta ao azul-esverdeado. Quantidades superiores de HPMC parecem inibir a organização colestérica, contudo todas as membranas apresentam birrefringência. Este aditivo origina também um aumento da hidrofobicidade e flexibilidade das membranas. Estes resultados são corroborados por ensaios de dicroísmo circular, MEV e ensaios preliminares de reologia. A presença do grupo metilo e contra-ião de sódio parecem influenciar a auto-organização LC, quando comparado com sistemas de CNCs com outros contra-iões ou derivados da celulose. O comprimento de onda máximo refletido pela estrutura dos nanocompósitos CNCs/HPMC situa se na região UV, possibilitando a sua utilização como sistemas ocultos de anti-contrafação sustentáveis. |
id |
RCAP_02e7583c01eca1e766e1cbe2ea050275 |
---|---|
oai_identifier_str |
oai:run.unl.pt:10362/145993 |
network_acronym_str |
RCAP |
network_name_str |
Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) |
repository_id_str |
7160 |
spelling |
Sistemas anti-falsificação baseados em materiais bioinspirados derivados de nanocristais de celulosecelulose nanocristalinahidroxipropilmetilcelulosemembranas nanocompósitasfase líquida cristalina colestéricasistema ocultoanti-contrafaçãoDomínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia dos MateriaisA contrafação de produtos impacta negativamente a economia global, refletindo-se num risco para a saúde pública, segurança e perda de receita. Com a crescente complexidade dos produtos falsificados é necessário encontrar métodos anti-falsificação mais seguros e que assentem em recursos sustentáveis, nomeadamente, materiais derivados da celulose, de acordo com os objetivos de desenvolvimento sustentável definidos pela Organização das Nações Unidas. O objetivo desta dissertação baseou-se no desenvolvimento de dispositivos oticamente variáveis (OVDs) ocultos a partir de nanocompósitos de CNCs/hidroxipropilmetilcelulose (HPMC) assente nas propriedades óticas da celulose nanocristalina (CNC) derivadas do seu comportamento líquido cristalino liotrópico. Estas originam materiais iridescentes, com coloração estrutural (recursos de segurança visíveis) e reflexão/transmissão seletiva de luz circularmente polarizada (recursos de segurança invisíveis). A suspensão aquosa de CNCs utilizada, de origem comercial (CNC-C), possui contra-ião sódio (Na+) e verificou-se a formação de fase líquida cristalina (LC) a partir de 3,0% m/m (domínio bifásico), sendo anisotrópica a partir de 5,5% m/m. O aumento da concentração de CNCs promoveu a diminuição do valor passo da estrutura colestérica, e as membranas produzidas destas suspensões apresentam coloração estrutural na região do UV. Foi adicionada HPMC à suspensão LC de CNC-C em diferentes rácios, e os nanocompósitos sólidos até 20% m/m de HPMC apresentam coloração estrutural desde o ultravioleta ao azul-esverdeado. Quantidades superiores de HPMC parecem inibir a organização colestérica, contudo todas as membranas apresentam birrefringência. Este aditivo origina também um aumento da hidrofobicidade e flexibilidade das membranas. Estes resultados são corroborados por ensaios de dicroísmo circular, MEV e ensaios preliminares de reologia. A presença do grupo metilo e contra-ião de sódio parecem influenciar a auto-organização LC, quando comparado com sistemas de CNCs com outros contra-iões ou derivados da celulose. O comprimento de onda máximo refletido pela estrutura dos nanocompósitos CNCs/HPMC situa se na região UV, possibilitando a sua utilização como sistemas ocultos de anti-contrafação sustentáveis.The products counterfeiting negatively impacts the global economy reflecting a risk to public health, safety, and loss of profits. Moreover, with the increasing complexity of counterfeit products, it is necessary to find more secure anti-counterfeiting methods that use sustainable resources, such as cellulose-based materials, following the sustainable development goals defined by the United Nations. The main objective of this dissertation was the development of hidden optically variable devices from CNCs/hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) nanocomposites based on the optical properties of cellulose nanocrystals (CNCs) derived from its lyotropic liquid crystalline behaviour. These give rise to iridescent materials, with structural colouration (overt encryption) and selective reflection/transmission of circularly polarised light (covert encryption). The aqueous suspension of CNC used, of commercial origin (CNC-C), has sodium as counterion (Na+), and it was verified the formation of liquid crystalline (LC) phase from 3.0 wt. % (biphasic domain), being anisotropic from 5.5 wt. %. As the concentration of CNCs increased, the pitch value of the cholesteric structure decreased, and the films produced from these suspensions exhibited structural colouration in the UV region. The HPMC was added to the LC suspension of CNC-C in different ratios, and the solid nanocomposites with up to 20 wt. % of HPMC exhibit structural colouration from ultraviolet to greenish blue. Higher amounts of this polymer appear to inhibit the cholesteric organisation. However, all the films show birefringence. This additive also leads to an increase in the hydrophobicity and flexibility of the nanocomposites. These results are corroborated by circular dichroism, SEM, and preliminary rheology tests. When compared to CNCs systems with other counterions or cellulose derivatives, the presence of methyl group and sodium counterion appears to influence LC self-assembly. The maximum wavelength reflected by the structure of CNCs/HPMC nanocomposites is in the UV region, enabling their use as sustainable anti-counterfeiting hidden systems.Fernandes, SuseteGodinho, Maria HelenaRUNViana, Jorge Miguel Pereira2023-09-30T00:31:52Z2022-11-232022-11-23T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10362/145993porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2024-03-11T05:26:40Zoai:run.unl.pt:10362/145993Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-20T03:52:20.050101Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse |
dc.title.none.fl_str_mv |
Sistemas anti-falsificação baseados em materiais bioinspirados derivados de nanocristais de celulose |
title |
Sistemas anti-falsificação baseados em materiais bioinspirados derivados de nanocristais de celulose |
spellingShingle |
Sistemas anti-falsificação baseados em materiais bioinspirados derivados de nanocristais de celulose Viana, Jorge Miguel Pereira celulose nanocristalina hidroxipropilmetilcelulose membranas nanocompósitas fase líquida cristalina colestérica sistema oculto anti-contrafação Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia dos Materiais |
title_short |
Sistemas anti-falsificação baseados em materiais bioinspirados derivados de nanocristais de celulose |
title_full |
Sistemas anti-falsificação baseados em materiais bioinspirados derivados de nanocristais de celulose |
title_fullStr |
Sistemas anti-falsificação baseados em materiais bioinspirados derivados de nanocristais de celulose |
title_full_unstemmed |
Sistemas anti-falsificação baseados em materiais bioinspirados derivados de nanocristais de celulose |
title_sort |
Sistemas anti-falsificação baseados em materiais bioinspirados derivados de nanocristais de celulose |
author |
Viana, Jorge Miguel Pereira |
author_facet |
Viana, Jorge Miguel Pereira |
author_role |
author |
dc.contributor.none.fl_str_mv |
Fernandes, Susete Godinho, Maria Helena RUN |
dc.contributor.author.fl_str_mv |
Viana, Jorge Miguel Pereira |
dc.subject.por.fl_str_mv |
celulose nanocristalina hidroxipropilmetilcelulose membranas nanocompósitas fase líquida cristalina colestérica sistema oculto anti-contrafação Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia dos Materiais |
topic |
celulose nanocristalina hidroxipropilmetilcelulose membranas nanocompósitas fase líquida cristalina colestérica sistema oculto anti-contrafação Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia dos Materiais |
description |
A contrafação de produtos impacta negativamente a economia global, refletindo-se num risco para a saúde pública, segurança e perda de receita. Com a crescente complexidade dos produtos falsificados é necessário encontrar métodos anti-falsificação mais seguros e que assentem em recursos sustentáveis, nomeadamente, materiais derivados da celulose, de acordo com os objetivos de desenvolvimento sustentável definidos pela Organização das Nações Unidas. O objetivo desta dissertação baseou-se no desenvolvimento de dispositivos oticamente variáveis (OVDs) ocultos a partir de nanocompósitos de CNCs/hidroxipropilmetilcelulose (HPMC) assente nas propriedades óticas da celulose nanocristalina (CNC) derivadas do seu comportamento líquido cristalino liotrópico. Estas originam materiais iridescentes, com coloração estrutural (recursos de segurança visíveis) e reflexão/transmissão seletiva de luz circularmente polarizada (recursos de segurança invisíveis). A suspensão aquosa de CNCs utilizada, de origem comercial (CNC-C), possui contra-ião sódio (Na+) e verificou-se a formação de fase líquida cristalina (LC) a partir de 3,0% m/m (domínio bifásico), sendo anisotrópica a partir de 5,5% m/m. O aumento da concentração de CNCs promoveu a diminuição do valor passo da estrutura colestérica, e as membranas produzidas destas suspensões apresentam coloração estrutural na região do UV. Foi adicionada HPMC à suspensão LC de CNC-C em diferentes rácios, e os nanocompósitos sólidos até 20% m/m de HPMC apresentam coloração estrutural desde o ultravioleta ao azul-esverdeado. Quantidades superiores de HPMC parecem inibir a organização colestérica, contudo todas as membranas apresentam birrefringência. Este aditivo origina também um aumento da hidrofobicidade e flexibilidade das membranas. Estes resultados são corroborados por ensaios de dicroísmo circular, MEV e ensaios preliminares de reologia. A presença do grupo metilo e contra-ião de sódio parecem influenciar a auto-organização LC, quando comparado com sistemas de CNCs com outros contra-iões ou derivados da celulose. O comprimento de onda máximo refletido pela estrutura dos nanocompósitos CNCs/HPMC situa se na região UV, possibilitando a sua utilização como sistemas ocultos de anti-contrafação sustentáveis. |
publishDate |
2022 |
dc.date.none.fl_str_mv |
2022-11-23 2022-11-23T00:00:00Z 2023-09-30T00:31:52Z |
dc.type.status.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
dc.type.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/masterThesis |
format |
masterThesis |
status_str |
publishedVersion |
dc.identifier.uri.fl_str_mv |
http://hdl.handle.net/10362/145993 |
url |
http://hdl.handle.net/10362/145993 |
dc.language.iso.fl_str_mv |
por |
language |
por |
dc.rights.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/openAccess |
eu_rights_str_mv |
openAccess |
dc.format.none.fl_str_mv |
application/pdf |
dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação instacron:RCAAP |
instname_str |
Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação |
instacron_str |
RCAAP |
institution |
RCAAP |
reponame_str |
Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) |
collection |
Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) |
repository.name.fl_str_mv |
Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação |
repository.mail.fl_str_mv |
|
_version_ |
1799138115068100608 |