Nanocompostos baseados em carbono e suas aplicações em sensores de umidade

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Cunha, Bruno Barros
Data de Publicação: 2015
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/40281
Resumo: Orientador: Ivo Alexandre Hümmelgen
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spelling Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPEHummelgen, Ivo Alexandre, 1963-Cunha, Bruno Barros2024-05-09T19:13:12Z2024-05-09T19:13:12Z2015https://hdl.handle.net/1884/40281Orientador: Ivo Alexandre HümmelgenTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPE. Defesa: Curitiba, 28/07/2015Inclui referências : f. 97-104Área de concentração: Engenharia e ciência de materiaisResumo: A medida da umidade tem grande importância para diferentes áreas que exigem o monitoramento do ambiente. A busca de sensores de umidade com rapidez na resposta e com uma ampla faixa de medida de umidades relativas (URs) é crescente. O objetivo da primeira parte deste trabalho foi produzir sensores de umidade rápidos quanto sua resposta com ampla faixa de medida de URs. O objetivo da segunda parte, dedicada aos estudos dos voláteis exalados pelo pinheiro-do-paraná (Araucaria angustifolia), foi classificar esta planta quanto ao sexo. Nesta etapa também foram realizados estudos dos voláteis do tomate cereja com objetivo de classifica-lo quanto aos estágios de amadurecimento. Os sensores de umidade relativa (UR) desenvolvidos neste trabalho foram baseados em nanotubos de carbono de multicamadas (MWCNTs) ou nanoesferas (CSs) sem ou com a adição dos átomos B e N, alternativamente foram adicionados ao PVA formando compósitos. Dois tipos de dispersão das nanoestruturas de carbono foram adotados, com surfactante ou com C6H5Cl2. Os sensores utilizados para o sensoriamento dos voláteis no tomate foram baseados em diferentes nanoestruturas de carbono dispersas em C6H5Cl2. Já os sensores utilizados para o sensoriamento dos voláteis exalados pelo pinheiro foram baseados em diferentes oligômeros. Os resultados obtidos na primeira parte do trabalho sobre umidade sugeriram que a dispersão das nanoestruturas de carbono com surfactante foi mais eficaz. Os sensores baseados em alguns tipos de nanotubos foram capazes de responder rapidamente e aqueles baseados em CSs possuem tempos de resposta e recuperação ultrarrápidos próximos a 1 s. Sensores baseados em B-MWCNT ou N-CSs ambos com PVA e dispersos em surfactante possuem alta sensitividade e com comportamento linear (condutância vs. URs) favorecendo a aplicação. Os resultados obtidos na segunda parte do trabalho foram tratados utilizando análise das componentes principais e análise tristimulus. Os resultados obtidos sobre os voláteis dos pinheiros sugerem que os sensores baseados em oligômeros foram eficazes para classificação do pinheiro quanto ao sexo. Este procedimento auxilia o reflorestamento, pois a produtividade pode ser aumentada em 100% utilizando quantidade adequada de machos e fêmeas. Os resultados sobre o sensoriamento dos voláteis no tomate sugerem que é possível classifica-los quanto aos diferentes estágios de amadurecimento. Isto é uma ferramenta importante para o comércio ou agricultura para a seleção de frutos bons para o consumo.Abstract: The measurement of humidity has great importance for different areas that require the monitoring of the environment. The search for humidity sensors with fast response and a wide range of relative humidity (RH) measurement is increasing. The objective of the first part of this work was to produce rapid response humidity sensors with wide range of RH response. The goal of the second part, dedicated to the study of exhaled volatile by the parana-pine (Araucaria angustifolia) was to discriminate this plant regarding to gender. At this stage studies on volatile cherry tomatoes were also conducted in order to classify it with respect to the ripening stages. The relative humidity sensors (RH) developed in this work were based on multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) or nanospheres (CSs) with or without the addition of B or N dopants atoms, alternatively been added to PVA based composites. Two types of dispersion of the carbon nanostructures have been adopted, with a surfactant or C6H5Cl2. The sensors used for sensing volatiles in tomato were based on various carbon nanostructures dispersed in C6H5Cl2. The sensors used for sensing volatile exhaled by pine were based on different oligomers. The results obtained in the first part of the work suggested that the dispersion of carbon nanostructures with surfactant was more effective. The sensors based on some types of nanotubes were able to respond quickly and those based on CSs have ultrafast response and recovery times, close to 1 s. Sensors Based on B-MWCNT or N-CSs with PVA or dispersed in surfactant have high sensitivity and linear behavior (conductance vs. RHs). The results of the second part of the study were treated using principal components analysis and tristimulus analysis. The results on the pine trees suggest that the sensors based on oligomers were effective in the pine discrimination gender. This procedure may help the reforestation, because the productivity can be increased by 100% using suitable amount of males and females. The results about the sensing of the volatile in tomato suggest that it is possible to classify them due the different stages of ripening. This is an important tool for commerce or agriculture for the selection of fruit proper for consumption.104 f. : il. algumas color., tabs.application/pdfDisponível em formato digitalEngenharia de Materiais e MetalurgiaDetectores quimicosMedidores de umidadeNanoestruturaNanocompostos baseados em carbono e suas aplicações em sensores de umidadeinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessTEXTR - T - BRUNO BARROS CUNHA.pdf.txtExtracted Texttext/plain232908https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/40281/1/R%20-%20T%20-%20BRUNO%20BARROS%20CUNHA.pdf.txtb76c1b7d1afce846de194a0032648fa0MD51open accessORIGINALR - T - BRUNO BARROS CUNHA.pdfapplication/pdf8179085https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/40281/2/R%20-%20T%20-%20BRUNO%20BARROS%20CUNHA.pdf723c512031cae30ae89ac2aa71cf953fMD52open accessTHUMBNAILR - T - BRUNO BARROS CUNHA.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1315https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/40281/3/R%20-%20T%20-%20BRUNO%20BARROS%20CUNHA.pdf.jpgd9096078a2eea2531980eda744026d7bMD53open access1884/402812024-05-09 16:13:12.173open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/40281Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082024-05-09T19:13:12Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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