O estudo da viabilidade da utilização de ferro fundido para extração de grafita como matéria-prima para obtenção de óxido de grafeno
| dc.contributor.advisor | Vatavuk, Jan | |
| dc.contributor.author | Magalhães, Dilmo | |
| dc.date.accessioned | 2024-03-19T19:12:20Z | |
| dc.date.available | 2024-03-19T19:12:20Z | |
| dc.date.issued | 2023-12-20 | |
| dc.description.abstract | O grafeno é um material de interesse devido principalmente pelas extraordinárias propriedades físicas e químicas que este material possui como elevada condutividade eléctrica e térmica, a largura controlada do gap de energia, o quantum Efeito Hall, uma elevada mobilidade de suporte, alta elasticidade e boas propriedades eletromecânicas e um dos métodos possíveis para sua obtenção é através da exfoliação mecânica de uma grafita natural ou sintética. No entanto, nessa rota acima utilizada propriedades especificas são dependentes da qualidade do cristal de grafita em que foi extraído. Esse trabalho teve como objetivo principal utilizar a grafita presente nos ferros fundidos cinzentos, aumentando o seu comprimento para uma dimensão superior aos atuais 0,20 mm para facilitar o processo de exfoliação, fornecendo um potencial candidato para a produção em escala industrial do óxido de grafeno (GO), com as mesmas características obtidas em laboratório. Foi produzido um ferro fundido específico para esse fim, partindo de um teor mínimo de 5,50% de carbono com potencial para gerar uma grafita primaria com o mínimo de defeitos cristalinos. Corpos de prova do material sugerido foram elaborados em forno de indução com teores de carbono (5,50% a 6,00% em peso), silício (1,90% a 2,10% em peso) e manganês (0,60% a 0,80% em peso). As amostras obtidas foram analisadas via espectrômetro de emissão óptica (EEO), microscopia óptica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A análise em microscópio confirmou a presença de grandes veios de grafita do tipo “C” com dimensões de 1,00 a 1,20 mm. A remoção da grafita da matriz ferrosa foi feita através de corrosão ácida após moagem mecânica do material. Para a caracterização do ferro fundido e da grafita, análises adicionais foram utilizadas como a Espectroscopia Raman, Microscopia eletrônica de varredura (MEV), Espectroscopia de Raios - X de energia dispersiva (EDS), Difração de Raios – X (DRX) e Analise Termogravimétrica (TGA) confirmando a presença e viabilidade do material obtido. | |
| dc.identifier.uri | https://dspace.mackenzie.br/handle/10899/38153 | |
| dc.language.iso | pt_BR | |
| dc.language.iso | en | |
| dc.publisher | Universidade Presbiteriana Mackenzie | |
| dc.subject | ferro fundido | |
| dc.subject | grafita | |
| dc.subject | óxido de grafeno | |
| dc.title | O estudo da viabilidade da utilização de ferro fundido para extração de grafita como matéria-prima para obtenção de óxido de grafeno | |
| dc.type | Dissertação | |
| local.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/2607688973456560 | |
| local.contributor.advisorOrcid | https://orcid.org/0000-0002-9603-3338 | |
| local.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/9307367318424472 | |
| local.contributor.board1 | Fechine, Guilhermino José Macêdo | |
| local.contributor.board1Lattes | http://lattes.cnpq.br/8109533360196619 | |
| local.contributor.board1Orcid | https://orcid.org/0000-0002-5520-8488 | |
| local.contributor.board2 | Canale, Lauralice de Campos Franceschini | |
| local.contributor.board2Lattes | http://lattes.cnpq.br/8198392523716590 | |
| local.contributor.coadvisor | Canevari, Thiago da Cruz | |
| local.contributor.coadvisorLattes | http://lattes.cnpq.br/6149251163133726 | |
| local.contributor.coadvisorOrcid | https://orcid.org/0000-0002-4336-8097 | |
| local.description.abstracten | Graphene is a material of interest primarily due to its extraordinary physical and chemical properties, such as high electrical and thermal conductivity, controlled width of the energy gap, the quantum Hall effect, high carrier mobility, high elasticity, and good electromechanical properties. One of the possible methods for obtaining graphene is through the mechanical exfoliation of natural or synthetic graphite. However, in this above-mentioned route, specific properties depend on the quality of the graphite crystal from which it was extracted. The main objective of this work was to use graphite present in gray cast iron, increa sing its length to a dimension greater than the current 0.20 mm to facilitate the exfoliation process, providing a potential candidate for the industrial-scale production of graphene oxide (GO) with the same characteristics obtained in the laboratory. A specific cast iron was produced for this purpose, starting with a minimum carbon content of 5.50%, with the potential to generate primary graphite with minimal crystal defects. Test samples of the suggested material were prepared in an induction furnace with carbon contents (5.50% to 6.00% by weight), silicon (1.90% to 2.10% by weight), and manganese (0.60% to 0.80% by weight). The obtained samples were analyzed using optical emission spectroscopy (OES), optical microscopy (OM), and scanning electron microscopy (SEM). Microscopic analysis confirmed the presence of large “C”- type graphite veins with dimensions ranging from 1.00 to 1.20 mm. The removal of graphite from the ferrous matrix was achieved through acid corrosion after mechanical milling of the material. For the characterization of cast iron and graphite, additional analyses were performed, such as Raman Spectroscopy, Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS), X-ray Diffraction (XRD), and Thermogravimetric Analysis (TGA), confirming the presence and viability of the obtained material. | |
| local.description.sponsorshipOther | Outro: Próprio | |
| local.keywords | cast iron | |
| local.keywords | graphite | |
| local.keywords | graphene oxide | |
| local.publisher.country | Brasil | |
| local.publisher.department | Escola de Engenharia Mackenzie (EE) | |
| local.publisher.initials | UPM | |
| local.publisher.program | Engenharia de Materiais e Nanotecnologia | |
| local.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS |