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Título: Aplicação de compósitos PANI: SWCNTS em sensores de pressão
Título(s) alternativo(s): Application of PANI: SWCNTS composites in pressure sensors
Autor(es): Machado, Amanda Louise
Orientador(es): Macedo, Andreia Gerniski
Palavras-chave: Eletrodos
Nanotubos de carbono
Polianilinas
Polímeros
Nanocompósitos (Materiais)
Detectores
Espectroscopia de infravermelho
Electrodes
Carbon nanotubes
Polyanilines
Polymers
Nanocomposites (Materials)
Detectors
Infrared spectroscopy
Data do documento: 5-Jun-2024
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: MACHADO, Amanda Louise. Aplicação de compósitos PANI: SWCNTS em sensores de pressão. 2024. Dissertação (Mestrado em Física e Astronomia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2024.
Resumo: Eletrodos flexíveis utilizando novos substratos e compósitos têm sido desenvolvidos e aplicados em diversas áreas como saúde, optoeletrônica, sensores e geração/armazenamento, entre outras. Neste trabalho, nanotubos de carbono de parede simples (SWCNT) foram processados em substratos flexíveis ou rígidos (polietileno tereftalato ou vidro) através dos métodos screen printing, doctor blade e spin coating. Os eletrodos resultantes apresentam alta transmitância na faixa visível (~80%) e resistência de folha de 1-2 kΩ/◻. Além disso, esses eletrodos de PET/SWCNT foram usados como substrato para sintetizar polianilina (PANI) por meio de deposição eletroquímica ou por suspensão pelo método de drop casting. A deposição eletroquímica é realizada em uma célula eletroquímica com configuração de três eletrodos, o PET/SWCNT atua como eletrodo de trabalho, a platina como o contra e o eletrodo de referência é o Ag/AgCl (Kcl). O compósito SWCNT/PANI foi estudado por espectroscopia U V-VIS, RAMAN e FTIR, análises morfológicas pelos métodos AFM, MEV e TEM. Estes filmes também foram analisados pelo método de quatro pontas. As imagens de microscopia de força atômica (AFM) apontaram a formação de estruturas esféricas de PANI na superfície do SWCNT,um indicativo de efetiva funcionalização da superfície. Este resultado foi confirmado pelos espectros de FTIR, RAMAN e UV-VIS que indicaram a formação de PANI na forma de sal de esmeraldina, como indicado pela cor esverdeada do eletrodo e espectro UV-Vis. Os eletrodos de PET/SWCNT/PANI foram aplicados como sensores piezoresistivos para monitorar variação de pressão na faixa entre 0-2.2 MPa, resultando em variação de resistência da ordem de 80 % para pressão de 2.2 MPa de forma reversível operando em ciclos.
Abstract: Flexible electrodes using new substrates and composites have been developed and applied in several areas such as healthcare, optoelectronics, sensors, and generation/storage, among others. In this work, single wall carbon nanotubes (SWCNT) were processed on flexible or rigid substrates (polyethylene terephthalate or glass) using screen printing, doctor blade, and spin coating methods. The resulting electrodes exhibit high transmittance in the visible range (~80%) and sheet resistance of 1-2 kΩ/◻. Furthermore, these PET/SWCNT electrodes were used as a substrate to synthesize polyaniline (PANI) through electrochemical or direct suspension deposition by the dropcasting method. Electrochemical deposition is carried out in an electrochemical cell with a three-electrode configuration, PET/SWCNT acts as the working electrode, platinum as the counter electrode and the reference electrode is Ag/AgCl (Kcl). The SWCNT/PANI composite was studied by UV-VIS, RAMAN, and FTIR spectroscopies. Morphological analyses were performed by AFM, SEM, and TEM microscopies. These films were also analyzed by the four-probe method. AFM images showed the formation of spherical PANI structures on the SWCNT surface, an indication of effective surface functionalization. This result was confirmed by FTIR, RAMAN, and UV-VIS spectra that indicated the formation of PANI in the form of emeraldine salt, as indicated by the greenish color of the electrode and UV-Vis spectrum. The PET/SWCNT/PANI electrodes were applied as piezoresistive sensors to monitor pressure variations in the range between 0-2.2 MPa, resulting in a reversible resistance variation of the order of 80% for a pressure of 2.2 MPa, operating in cycles.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/34605
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