Preparo e caracterização de filmes compósitos PVDF/TiO2/OG com propriedades elétricas e de molhabilidade controladas
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFMG |
Texto Completo: | http://hdl.handle.net/1843/48323 |
Resumo: | Uma superfície autolimpante possui a capacidade de remover contaminantes em ambientes naturais através de propriedades específicas de molhabilidade. Esse fenômeno pode ocorrer de duas maneiras: através do preparo de superfícies super-hidrofílicas ou da obtenção de estruturas super-hidrofóbicas. A titânia (TiO2) é um semicondutor promissor para a fabricação de superfícies autolimpantes com eficiência fotocatalítica e super-hidrofilicidade fotoinduzida elevadas. Além disso, o grafeno possui grande capacidade de troca de portadores de carga com a titânia, o que aumenta o tempo de vida dos pares elétron-buraco fotogerados. Com características como flexibilidade, resistência mecânica, biocompatibilidade, estabilidade térmica e ferroeletricidade, o polifluoreto de vinilideno (PVDF) é um polímero com ampla aplicabilidade. Neste trabalho, filmes auto-suportados de PVDF foram preparados por uma rota simples utilizando um solvente de baixa toxicidade (dimetilsulfóxido – DMSO). Óxido de grafeno (OG) e titânia (TiO2) na fase anatásio também foram incorporados ao PVDF após a obtenção de suspensões a base de DMSO desses materiais. Os materiais preparados foram analisados em relação às suas propriedades estruturais, elétricas e de molhabilidade antes e após exposição à luz ultravioleta próxima (UV-A). Mudanças estruturais substanciais foram observadas após a incorporação de OG e TiO2 no PVDF. Essas mudanças foram acompanhadas por alterações nas propriedades de molhabilidade e elétricas do PVDF. A luz UV-A promoveu a formação de defeitos superficiais nos filmes de PVDF/OG. Além disso, foi responsável também pela fotorredução do OG em óxido de grafeno reduzido (OGR). Entretanto, os compósitos contendo TiO2 apresentaram alta resistência à luz UV-A, provavelmente porque as partículas de titânia absorvem os fótons incidentes e protegem a matriz polimérica, inibindo assim a formação de defeitos. Este estudo traz novas informações sobre a síntese e caracterização de filmes compósitos de PVDF/TiO2/OG, que podem ser úteis para diversas aplicações que vão desde o desenvolvimento de superfícies e recobrimentos autolimpantes e/ou fotocatalíticos, além de aplicações eletrônicas e membranas de ultrafiltração até blindagem de radiações. |
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Eduardo Henrique Martins Nuneshttp://lattes.cnpq.br/6595175997456989Manuel HoumardLuiz de Oliveira FariaTulio Matenciohttp://lattes.cnpq.br/4066256455556492Maria Luiza Andrade Almeida2022-12-21T17:15:46Z2022-12-21T17:15:46Z2022-09-23http://hdl.handle.net/1843/48323Uma superfície autolimpante possui a capacidade de remover contaminantes em ambientes naturais através de propriedades específicas de molhabilidade. Esse fenômeno pode ocorrer de duas maneiras: através do preparo de superfícies super-hidrofílicas ou da obtenção de estruturas super-hidrofóbicas. A titânia (TiO2) é um semicondutor promissor para a fabricação de superfícies autolimpantes com eficiência fotocatalítica e super-hidrofilicidade fotoinduzida elevadas. Além disso, o grafeno possui grande capacidade de troca de portadores de carga com a titânia, o que aumenta o tempo de vida dos pares elétron-buraco fotogerados. 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Titania (TiO2) is a promising semiconductor for the manufacture of self-cleaning surfaces with high photocatalytic efficiency and photoinduced superhydrophilicity. Besides, graphene has a great capacity to exchange charge carries with titânia, which increases the lifetime of the photogenerated electron-hole pairs. With characteristics such as flexibility, mechanical resistance, biocompatibility, termical stability and ferroelectricity, poly (vinylidene fluoride) (PVDF) is a polymer with wide applicability. In this work, self-supporting PVDF films were successfully prepared by a simple route and using a low toxicity solvent (dimethyl sulfoxide – DMSO). Graphene oxide (GO) and titania (TiO2) in the anatase phase were also incorporated into PVDF after a preparing DMSO-based suspensions of these materials. The prepared materials were analysed for their structural, electrical and wettability properties before and after exposure to near ultraviolet light (UV-A). Substantial structural changes were noticed after incorporing GO and TiO2 into PVDF. Such changes were accompanied by changes in the wettability and electrical properties of PVDF. UV-A light promoted the formation of surface defects in PVDF and GO films. Besides, it was also responsible for the photoredution of GO in reduced graphene oxide (RGO). However, composites containing TiO2 showed high resistance to UV-A light, probably because titania particles absorb the incoming photons and shield the polymer matrix, inhibiting the formation of defects. This study brings new perspectives to the synthesis and characterization of PVDF/TiO2/GO composite films, which can be useful for many applications ranging from self-cleanig and/or photocatalytic surfaces and coatings, in addition to electronic applications and ultrafiltration membranes to radiation shielding.CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoFAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas GeraisCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorporUniversidade Federal de Minas GeraisPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica, Materiais e de MinasUFMGBrasilENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA METALÚRGICAMateriaisCiência dos materiaisMateriais - Propriedades elétricasDióxido de titânioPolifluoreto de vinilideno - PVDFMolhabilidadePropriedades elétricasTitânia sol-gelÓxido de grafenoPVDFPreparo e caracterização de filmes compósitos PVDF/TiO2/OG com propriedades elétricas e de molhabilidade controladasPreparation and characterization of PVDF/TiO2/OG composite films with controlled electrical and wettability propertiesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGORIGINALDissertação de Mestrado - Maria Luiza Almeida - PPGEM.pdfDissertação de Mestrado - Maria Luiza Almeida - PPGEM.pdfapplication/pdf2127993https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/48323/3/Disserta%c3%a7%c3%a3o%20de%20Mestrado%20-%20Maria%20Luiza%20Almeida%20-%20PPGEM.pdf67e504ca49fa30ec08bdf1bd6da49297MD53LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82118https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/48323/4/license.txtcda590c95a0b51b4d15f60c9642ca272MD541843/483232022-12-21 14:15:46.634oai:repositorio.ufmg.br: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ório de PublicaçõesPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2022-12-21T17:15:46Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false |
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