Compósitos poliméricos de grafeno para aplicação em sensores e blindagem eletromagnética
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Data de Publicação: | 2019 |
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Texto Completo: | https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/39706 |
Resumo: | O grafeno é um alótropo do carbono que apresenta excelentes características elétricas, ópticas e mecânicas. Suas propriedades são de grande interesse em diferentes campos da indústria, além de ser um dos principais aditivos em compósitos poliméricos, a fim de unir as características desses materiais e obter diferentes compostos como, por exemplo, melhoria das características condutoras. Neste trabalho reporta-se a obtenção do grafeno a partir do grafite, através do método de redução química do óxido de grafeno. Processos de modificação da estrutura do óxido com determinados grupos, favoreceram a utilização do material em diferentes matrizes poliméricas, formando compósitos com características fundamentais para aplicações específicas, a saber, materiais para embalagens e/ou tintas de proteção antiestática, materiais eficientes contra blindagem eletromagnética e compostos como ativos em sensores químicos do gás hidrogênio. O óxido de grafeno, modificado e reduzido com aminoácidos, foi obtido de forma a evitar o uso de reagentes tóxicos, tornando-se um material com boas propriedades elétricas e com ótima dispersão em água. Dessa forma, foi possível utilizá-lo como aditivo em uma matriz de polivinil álcool (PVA) que também é solúvel em água, levando à preparação de filmes homogêneos, com baixo limiar de percolação, ou seja, passando de material isolante para semicondutor mesmo com baixas concentrações de aditivo (0,5%). Esses filmes compósitos semicondutores, puderam ser avaliados quando às suas propriedades elétricas e térmicas para aplicações como materiais antiestáticos e, com alterações de determinados parâmetros, se mostraram promissores como materiais para blindagem eletromagnética - podendo substituir materiais comerciais a base de metais. Por outro lado, fazendo uso de uma modificação covalente com polianilina (PANI), o mesmo óxido de grafeno foi preparado através de modificação superficial com com fenilenodiamina e caracterizado quanto a sua capacidade sensora, juntamente com a PANI, na presença de gás hidrogênio. Sendo, então, apresentados diferentes compósitos a partir de um mesmo aditivo, o grafeno, que pode resultar em novos materiais eletrônicos com distintas aplicações. |
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Neste trabalho reporta-se a obtenção do grafeno a partir do grafite, através do método de redução química do óxido de grafeno. Processos de modificação da estrutura do óxido com determinados grupos, favoreceram a utilização do material em diferentes matrizes poliméricas, formando compósitos com características fundamentais para aplicações específicas, a saber, materiais para embalagens e/ou tintas de proteção antiestática, materiais eficientes contra blindagem eletromagnética e compostos como ativos em sensores químicos do gás hidrogênio. O óxido de grafeno, modificado e reduzido com aminoácidos, foi obtido de forma a evitar o uso de reagentes tóxicos, tornando-se um material com boas propriedades elétricas e com ótima dispersão em água. 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Sendo, então, apresentados diferentes compósitos a partir de um mesmo aditivo, o grafeno, que pode resultar em novos materiais eletrônicos com distintas aplicações.FACEPEGraphene is a carbon allotrope that has excellent electrical, optical and mechanical characteristics. Its properties are of great interest in different fields of industry, besides being one of the main additives in polymer composites, in order to unite the characteristics of these materials and to obtain different compounds with, for example, improvement of the conductive characteristics. In this work we report the production of graphene from graphite, through the method of chemical reduction of graphene oxide. Modification processes of oxide structure with certain groups favored the use of the material in different polymeric matrices, forming composites with fundamental characteristics for specific applications, namely packaging materials and / or antistatic protection inks, efficient materials against electromagnetic shielding and compounds as active in chemical hydrogen gas sensors. Graphene oxide, modified and reduced with amino acids, was obtained in order to avoid the use of toxic reagents, becoming a material with good electrical properties and excellent dispersion in water. Thus, it was possible to use it as an additive in a water-soluble polyvinyl alcohol (PVA) matrix, leading to the preparation of homogeneous films with low percolation threshold, that is, from insulating to even semiconductor material with low additive concentrations (0.5%). These semiconductor composite films could be evaluated for their electrical and thermal properties for applications as antistatic materials and, with changes in certain parameters, have shown promise as electromagnetic shielding materials - and can replace commercial metal-based materials. On the other hand, using a covalent modification with polyaniline (PANI), the same graphene oxide was prepared by surface modification with phenylenediamine and characterized by sensing capacity, together with PANI, in the presence of hydrogen gas. Therefore, different composites are presented from the same additive, graphene, which can result in new electronic materials in different applications.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Tecnologias Energeticas e NuclearUFPEBrasilAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessEngenharia nuclearGrafenoPVAPANIMateriais antiestáticosSensoresCompósitos poliméricos de grafeno para aplicação em sensores e blindagem eletromagnéticainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisdoutoradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPEORIGINALTESE Thaises Brunelle Santana de Lima.pdfTESE Thaises Brunelle Santana de Lima.pdfapplication/pdf3019789https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/39706/1/TESE%20Thaises%20Brunelle%20Santana%20de%20Lima.pdf3678f4edecd5cf660859ecd1d645933dMD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; 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