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Título: Modificação de nanofibrilas de celulose com polianilina para utilização em eletrônicos flexíveis visando à melhoria de suas propriedades elétricas
Autor(es): Silva, Luiz Eduardo
Orientador: Tonoli, Gustavo Henrique Denzin
Coorientador: Oliveira, Juliano Elvis de
Coorientador: Corrêa, Daniel Souza
Membro da banca: Ugucioni, Júlio César
Membro da banca: Soares, Vássia Carvalho
Assunto: Celulose – Polimerização
Polianilina – Polimerização
Dielétricos – Filmes
Aparelhos e materiais eletrônicos
Cellulose – Polymerization
Polyaniline – Polymerization
Dielectrics – Films
Electronic apparatus and appliance
Data de Defesa: 12-Set-2016
Data de publicação: 3-Fev-2017
Agência de Fomento: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Referência: SILVA, L. E. Modificação de nanofibrilas de celulose com polianilina para utilização em eletrônicos flexíveis visando à melhoria de suas propriedades elétricas. 2016. 51 p. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia da Madeira)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2016.
Resumo: Nas últimas décadas, o uso de produtos biodegradáveis em produtos eletrônicos tem sido extensamente estudado. A celulose é um polímero degradável isolante com alto potencial pelo seu caráter dielétrico. A polianilina (PANI) é um polímero que possui características resistivas e capacitivas quando dopada. O objetivo deste estudo foi a fabricação de filmes nanofibrilas de celulose modificada com PANI, por meio de polimerização in situ, para o uso como material dielétrico. Como fonte de celulose, foi utilizada fibra de polpa comercial com comprimento médio de 0,81 ± 0,01 mm e diâmetro médio de 15,9 ± 0,3 μm. A composição total da polpa foi de 86,3 % de celulose, 12,9 % de hemiceluloses e 0,8 % de extrativos e cinzas. As nanofibrilas foram obtidas por desfibrilação mecânica com rotação de 1500 rpm e amperagem entre 4 e 6 A. Para a polimerização, foram utilizados ácidos cítrico e clorídrico, com a concentração de ambos os ácidos em 0,1 M; 0,5 M; 1,0 M e 2,0 M. A solução obtida foi filtrada e seca com prensagem por placas em estufa a 50°C por 24 h. Os filmes obtidos possuíram morfologia homogênea sem que houvesse a separação de fase entre a celulose e a PANI. Os filmes com maior concentração dos ácidos eram de um caráter hidrofílico superior aos demais, evidenciado pelas bandas de maior frequência dos espectros de FTIR. Não houve diferenças quanto à cor entre os filmes de nanofibrilas e PANI. Os filmes dopados com HCl 1,0 e 2,0 M apresentaram valores superiores de capacitância e constante dielétrica devido a melhor dopagem da polianilina, maior densidade e umidade presente nos filmes em condições ambiente. A técnica de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) foi inconclusiva devido a uma adesão inadequada dos filmes. Os circuitos equivalentes derivados da técnica de EIS mostraram diminuição da resistência do filme (Rs) e da transferência de carga (Rct) o que auxiliou o comportamento capacitivo dos filmes. Portanto, em virtude de seus maiores valores de constante dielétrica e resposta mediante umidade, os filmes dopados com ácido clorídrico, em maiores concentrações, foram os mais aptos à utilização em eletrônicos.
Abstract: In recent decades, biodegradable products have been extensively considered in electronics. Cellulose is an insulating biodegradable polymer with high potential due to its dielectric character. Doped polyaniline (PANI) is a highly studied material that has resistive and capacitive properties. The present work proposes the fabrication of dielectric films with cellulose nanofibrils modified with PANI through in situ polymerization. As cellulose source, it was used commercial pulp fiber with 0.81 ± 0.01 mm length and 15.9 ± 0.3 μm diameter. The fiber chemical content was 86.3 % cellulose, 12.9 % hemicelluloses and 0.8 % extractives and ashes. Cellulose nanofibrils were obtained by mechanical shear with 1500 rpm and amperage between 4 and 6 A. Citric acid and chloric acid with concentration 0.1 M, 0.5 M, 1.0 M and 2.0 M were used in the polymerization process. The solution was filtered then dried with pressured plates at 50°C for 24 hours. The films had homogenous morphology without cellulose and PANI with no phase separation. The films with higher acid concentration had a superior hydrophilic character then others, showed by high frequencies bands in FTIR spectra. There were no significant color differences between cellulose and PANI films. Films with PANI doped with HCl 1.0 M and 2.0 M had higher capacitance values and dielectric constant due to a better doping of PANI, higher film density and higher water content in films in environmental conditions. The electrochemical impedance spectroscopy (EIS) were not conclusive due to a poor film deposition on substrate. The equivalent circuits provided by EIS had shown a decreasing in substrate (Rs) and charge transfer resistance (Rct) which contributed to the films capacitive behavior. Therefore, films with PANI doped with HCl in higher concentrations were the best suited for electronics regarding its higher dielectric constant and humidity response.
Informações adicionais: Arquivo retido, a pedido do autor, até dezembro de 2017.
URI: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/12250
Publicador: Universidade Federal de Lavras
Idioma: por
Aparece nas coleções: DCF - Ciência e Tecnologia da Madeira - Mestrado (Dissertações)

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