Filmes finos eletrocrômicos: simulação de processos difusionais.

• Autor(a) principal: Rodrigues, Marco Paulsen
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFPel - Guaiaca
• Texto Completo: http://guaiaca.ufpel.edu.br/handle/prefix/9122
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA; Difusão de íons; WO3; Eletrocromismo; Simulação; Ionic diffusion; Electrochromism; Simulation

O presente trabalho tem por objetivo estudar as propriedades físicas e eletroquímicas relevantes ao processo de difusão de íons nos fenômenos eletrocrômicos, especificamente em filmes finos de WO3. Para executar essa investigação, dividiu-se o trabalho em uma fase experimental e outra computacional. Por conseguinte, os resultados dessas etapas foram analisados comparativamente. A obtenção dos filmes foi realizada pelo processo sol-gel. Foram utilizadas diferentes velocidades para a imersão e emersão segundo a técnica de dip-coating. Variou-se também as temperaturas do tratamento térmico, objetivando realizar um estudo da influência dessas propriedades. Em seguida, para a caracterização eletroquímica das amostras foram empregadas as técnicas de voltametria cíclica, cronocoulometria e cronoamperometria. A caracterização ótica, pela técnica de espectroscopia UV-vis, foi realizada simultaneamente à técnica de cronopotenciometria. Desta maneira, foi possível obter-se resultados inéditos relacionando a eletro-inserção de cargas à modificação das propriedades óticas nos filmes eletrocrômicos. Quanto as caracterizações morfológicas, os grupos funcionais presentes nas amostras foram identificados pela técnica de espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier. Para inferir a estrutura cristalina dos filmes, empregou-se a técnica de difração de raios-x. Já para estudar suas características superficiais, aplicou-se a técnica de microscopia de força atômica. Pela alçada teórica-computacional, apresentou-se, pela primeira vez na literatura, dois novos modelos matemáticos para a solução analítica do problema de difusão química com coeficiente de difusão dependente da posição ou do tempo. Ambos os modelos e o código computacional desenvolvidos foram então validados por intermédio da comparação com os resultados experimentais. Após a comprovação de sua efetividade, os resultados computacionais serviram como base para conclusões quanto ao efeito de diferentes propriedades físicas e eletroquímicas, embasando recomendações visando à melhoria do desempenho de dispositivos eletrocrômicos. Espera-se, portanto, que seja fornecida uma nova e aprimorada compreensão quanto a difusão de íons de lítio, promovendo um impacto positivo com potencial para se estender ao estudo de diferentes materiais e dispositivos, como baterias e células solares.