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dc.creatorGodoy, Anna Paula
dc.date.accessioned2019-09-18T15:06:37Z
dc.date.accessioned2020-05-28T18:08:03Z
dc.date.available2020-05-28T18:08:03Z
dc.date.issued2019-03-20
dc.identifier.citationGODOY, Anna Paula. Utilização de líquidos iônicos na esfoliação em fase líquida do grafite e aplicação na formação de Nanocompósitos condutores de polímero-grafeno para Impressão 3D. 2019. 123 f. Tese (Engenharia Elétrica e Computação) - Universidade Presbiteriana Mackenzie, São Paulo.por
dc.identifier.urihttp://dspace.mackenzie.br/handle/10899/24294
dc.description.abstractThis thesis reports on graphene production by graphite liquid phase exfoliation (LPE) in biphasic system containing ionic liquid (IL) and its application in conductive polymeric nanocomposites’ synthesis for 3D printing by Fusion Depostion Molding (FDM) technique. For better understanding, the activities were divided into three steps and performed in parallel or sequentially as specified below. In the first step, a graphite LPE protocol using a water/dichloromethane biphasic liquid system with 1,3-dibenzylimidazolium benzoate and 1,3-dibenzylimidazolium naphthoate ILs is described. The combination of ILs-biphasic system improved the exfoliation efficiency and emulsion stability and decreased the damages by cavitation. Emulsion stability and ILs-graphene interaction were studied by Dynamic Light Scattering (DLS) and Density Functional Theory (DFT), respectively. Raman Spectroscopy, Scanning Electronic (SEM), Transmission (TEM) and Atomic Force (AFM) microscopies, and X-ray Diffraction (XRD) results showed high quality and exfoliation level of produced graphene. In parallel, in step 2, poly(lactic) acid (PLA) nanocomposites with graphene nanoplatelets (GNP) and carbon nanotubes (MWCNTs) as fillers obtained by melt extrusion were studied in terms of filler concentration and presence of bi-fillers effect in electrical and thermal conductivities. The goal was to verify which filler concentration surpasses the electrical percolation threshold while maintaining the processability for FDM. Nanocomposites with 6 wt.% of GNP or MWCNT, or both, showed electrical conductivities values of 6 decades order of magnitude higher than pure PLA and increasing of 181% in thermal conductivity. In step 3, is showed the polyvinyl alcohol (PVOH) nanocomposite production with 6 wt.% of graphene, concentration optimized in step 2, and obtained by graphite LPE described in step 1, using 1-benzyl-3-methylimidazolium chloride (BnzMImCl) and 1,3dibenzylimidazolium chloride (Bnz)2ImCl. The imidazole-based ILs demonstrated to be valuable to prevent graphene re-aggregation. These were characterized by optical microscopy, SEM, Raman and electrical conductivity, and showed potencial aplicability in FDM, due to the good filler-polymer interaction and electrical conductivity. Keywords: graphene, liquid phase exfoliation, biphasic system, ionic liquids, polymeric nanocomposites, 3D printingeng
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorpor
dc.description.sponsorshipFundo Mackenzie de Pesquisapor
dc.formatapplication/pdf*
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Presbiteriana Mackenziepor
dc.rightsAcesso Abertopor
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectgrafenopor
dc.subjectesfoliação em fase líquidapor
dc.subjectsistema bifásicopor
dc.subjectlíquidos iônicospor
dc.subjectnanocompósitos poliméricospor
dc.subjectimpressão 3Dpor
dc.titleUtilização de líquidos iônicos na esfoliação em fase líquida do grafite e aplicação na formação de Nanocompósitos condutores de polímero-grafeno para Impressão 3Dpor
dc.typeTesepor
dc.publisher.departmentEscola de Engenharia Mackenzie (EE)por
dc.publisher.programEngenharia Elétricapor
dc.publisher.initialsUPMpor
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICApor
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIASpor
dc.description.resumoEsta tese reporta a obtenção de grafeno por esfoliação do grafite em fase líquida (LPE) em sistema bifásico de solventes contendo líquido iônico (LI) e sua aplicação na produção de nanocompósitos poliméricos condutores destinados à impressão 3D pela técnica de Modelagem por Fusão e Deposição (FDM). Para melhor compreensão, as atividades foram dividas em três etapas e realizadas pararelamente ou sequencialmente como especificado a seguir. Na etapa 1, é descrito um protocolo de LPE do grafite em sistema bifásico água/diclorometano contendo os LIs benzoato de 1,3-dibenzilimidazólio e naftoato de 1,3-dibenzilimidazólio. A combinação LI-sistema bifásico aumentou a eficácia da esfoliação e a estabilidade da emulsão formada e diminuiu os danos da cavitação. A estabilidade das emulsões e a interação LIs-grafeno foram avaliadas por Espalhamento de Luz Dinâmico (DLS) e Teoria do Funcional da Densidade (DFT), respectivamente. Espectroscopia Raman, microscopias Eletrônicas de Varredura (SEM), Transmissão (TEM) e Força Atômica (AFM), e Difração de Raios X (XRD) mostraram qualidade estrutural e grau de esfoliação do grafeno gerado elevados. Paralelamente, na etapa 2, nanocompósitos de poliácido láctico (PLA) contendo nanoplatelets de grafeno (GNP) e nanotubos de carbono (MWCNTs) como cargas, obtidos por extrusão, foram estudados quanto à concentração das cargas e efeito da presença de ambas nas condutividades elétrica e térmica. O objetivo foi verificar a concentração de carga que excede o limite de percolação elétrica e mantém a processabilidade adequada para a FDM. Nanocompósitos com 6 wt.% de GNP ou MWCNTs e as duas cargas apresentaram valores de condutividade elétrica 6 ordens de grandeza acima do PLA puro e aumento de 181% na condutividade térmica. Na etapa 3, é apresentada a produção do nanocompósito de poliálcool vinílico (PVOH) e grafeno, na concentração de 6 wt.% otimizada na etapa 2, e obtido pela LPE do grafite reportada na etapa 1, usando os LIs cloreto de 1-benzil-3-metilimidazólio (BnzMImCl) e cloreto de 1,3-dibenzilimidazólio, (Bnz)2ImCl. Os LIs mostraram-se valiosos para evitar a reagregação do grafeno. Estes foram caracterizados por microscopia óptica, SEM, Raman e condutividade elétrica e apresentam potencial aplicação para a FDM, pois mostraram boas interação carga-polímero e condutividade elétrica. Palavras-chave: grafeno, esfoliação em fase líquida, sistema bifásico, líquidos iônicos, nanocompósitos poliméricos, impressão 3D.por
dc.contributor.advisor-co1Donato, Ricardo Keitel
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4933879102244479por
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/8812774070079602por
dc.contributor.advisor1Souza, Eunézio Antonio Thoroh de
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9756214150140645por
dc.contributor.referee1Saito, Lucia Akemi Miyazato
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0915583034741895por
dc.contributor.referee2Fechine, Guilhermino Jose Macedo
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/8109533360196619por
dc.contributor.referee3Mauler, Raquel Santos
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/3120810650181134por
dc.contributor.referee4El Seoud, Omar Abou
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/6098493050474490por
dc.thumbnail.urlhttp://tede.mackenzie.br/jspui/retrieve/19543/ANNA%20PAULA%20GODOY.pdf.jpg*
dc.bitstream.urlhttp://tede.mackenzie.br/jspui/bitstream/tede/4019/5/ANNA%20PAULA%20GODOY.pdf
dc.keywordsgrapheneeng
dc.keywordsliquid phase exfoliationeng
dc.keywordsbiphasic systemeng
dc.keywordsionic liquidseng
dc.keywordspolymeric nanocompositeseng
dc.keywords3D printingeng


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