Desenvolvimento e caracterização morfológica e cristalina de nanomembranas piezoelétricas de poli(fluoreto de vinilideno) HFP e TRFE dopadas com nanotubo de carbono

• Autor(a) principal: Suschilla Garcia Leão
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-B49FAL
• topic: Piezopolímeros; Nanomembranas; Electrospinning; Nanotubos de carbono; Polimorfismo; Nanomembranas; Nanotubos de carbono; Engenharia mecânica

Os materiais piezoelétricos são investigados por vários autores devido à ampla aplicação no cenário energético e como sensor/atuadores. Apesar do uso de materiais cerâmicos ser marjoritário, a classe de materiais piezoelétricos conhecidos como piezopolímeros tem ganhado destaque, devido à baixa toxicidade, melhor estabilidade e processamento, dentre eles o fluoreto de polivinilideno (PVdF) e seus copolímeros. O objetivo deste trabalho foi investigar a cristalinidade das nanomembranas de poli (fluoreto de vinilideno-cohexafluorpropileno) - PVdF HFP e poli(fluoreto de vinilidenotrifluoretileno) - PVdF TrFE produzidas a partir de uma solução polimérica contendo 88/12, em massa, de solvente/soluto, e os solventes DMF e acetona, em uma proporção volumétrica de 60/40. A síntese das nanomembranas foi feita a partir da técnica de electrospinning, para induzir a formação de fase beta, que é responsável pelo comportamento piezoelétrico. Além disso, adicionou-se nanotubos de carbono (CNT) nas concentrações 0,15%, 0,30% e 0,60% (m/m) a estes piezopolímeros durante a síntese das nanofibras, e avaliou-se o efeito gerado no polimorfismo do PVdF pelas nanoestruturas. Para garantir melhor dispersão do CNT na solução polimérica foi feita a funcionalização dos nanotubos de carbono, utilizando o surfactante de dodecilbenzeno sulfonato de sódio (SDBS) na proporção de 0,01% nanotubo de carbono e 200ppm SDBS. As análises morfológicas foram realizadas utilizando microscopia eletrônica de varredura (MEV), e as análises das fases cristalinas foram feitas utilizando a técnica de calorimetria exploratória diferencial (DSC), espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e difração de raio X (DRX). A hidrofobicidade dos nanofios foi avaliada a partir do ângulo de contato formado ao aplicar uma gota dágua na superfície das fibras. Os testes de hidrofobicidade evidenciaram um caráter hidrofóbico para a maioria das nanomembranas, exceto para as fibras dopadas com 0,60% de CNT funcionalizado, que apresentaram um ângulo de contato bem abaixo de 90°. Os resultados das análises estruturais de DRX e FTIR indicaram que as nanoestruturas de carbono funcionalizadas em concentrações mais baixas, promoveram um aumento da cristalinidade como um todo e principalmente da fase beta. A partir da análise morfológica observou-se uma diminuição significativa do diâmetro médio com a adição de CNT, devido a ação nucleante do nanotubo de carbono nas fibras e valores de desvio padrão bem similar para as amostras de um mesmo grupo de teste, indicando qualidade do processamento a partir da técnica de eletrofiação. Os resultados de DSC indicaram um aumento da temperatura de cristalização para as soluções poliméricas dopadas com CNT e que a técnica pode ser utilizada de forma complementar ao FTIR e DRX.