Utilização de líquidos iônicos na esfoliação em fase líquida do grafite e aplicação na formação de Nanocompósitos condutores de polímero-grafeno para Impressão 3D
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Tipo
Tese
Data de publicação
2019-03-20
Periódico
Citações (Scopus)
Autores
Godoy, Anna Paula
Orientador
Souza, Eunézio Antonio Thoroh de
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Membros da banca
Saito, Lucia Akemi Miyazato
Fechine, Guilhermino Jose Macedo
Mauler, Raquel Santos
El Seoud, Omar Abou
Fechine, Guilhermino Jose Macedo
Mauler, Raquel Santos
El Seoud, Omar Abou
Programa
Engenharia Elétrica
Resumo
Esta 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.
Descrição
Palavras-chave
grafeno , esfoliação em fase líquida , sistema bifásico , líquidos iônicos , nanocompósitos poliméricos , impressão 3D
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Citação
GODOY, 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.