Preparação e caracterização por espectroscopia de impedância de compósitos de policarbonato com nanotubos de carbono

• Author(s): Pereira, André
• Date: 2015
• Origin: Oasisbr
• Subject(s): NANOCOMPÓSITOS; ESPECTROSCOPIA; NANOTUBOS DE CARBONO; CARBON NANOTUBES; NANOCOMPOSITE; PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS - UFABC
• Document Type: Master thesis
• Language: Portuguese

Description

Orientador: Prof. Dr. Daniel Zanetti de Florio

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2015.

O trabalho realizado mostra a influência do aumento da concentração de nanotubos de carbono sobre a propriedade de impedância, em um nanocompósito a base de policarbonato e nanotubos de paredes múltiplas. Neste trabalho, o polímero policarbonato (PC) foi misturado em diversas concentrações com nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNT) do tipo "não purificado" formando nanocompósitos. As amostras foram preparadas por dissolução do PC em clorofórmio, seguido pela adição de MWCNT e surfactante. As misturas foram dispersas em banho de ultrassom, o solvente foi extraído por evaporação, as amostras foram moídas, desumidificadas, extrudadas em plastômetro e preparadas para a caracterização. Foi realizada análise por meio de microscópia eletrônica de varredura, ensaios de tração e termogravimetria. Uma amostra foi exposta ao contato com álcool para verificar a possível sensibilidade a esta substância. Foi realizada medição da condutividade e da espectroscopia de impedância na faixa de frequência entre 1 MHz a 1 Hz, variando-se as tensões alternadas entre 10 mV e 500 mV. Entre os principais resultados observaram-se dois comportamentos possíveis que modelam os resultados de impedância. Em menores concentrações de MWCNT, as amostras podem ser representadas por um circuito composto por dois resistores (R1, R2) e um capacitor (CP), sendo que o conjunto R2 e CP (ligados entre si em paralelo) está ligado em série com R1. Para amostras com maiores concentrações de MWCNT, o circuito equivalente pode ser representado por apenas um resistor simples. Observa-se que com o incremento da concentração de MWCNT a resistência elétrica dos nanocompósitos é reduzida. Uma das amostras, após ser exposta ao etanol, apresentou um aumento no valor da impedância elétrica, o que se caracteriza como uma "resposta" elétrica à exposição química.

The work shows the influence of the concentration of carbon nanotubes on the impedance property in a nanocomposite based polycarbonate and multi-walled nanotubes. In this work, polycarbonate polymer (PC) was mixed at various concentrations with multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) type "as grown" forming a nanocomposite. The samples were prepared by dissolving the PC in chloroform, followed by addition of MWCNT and surfactant. The mixtures were dispersed in an ultrasound bath, the solvent was removed by evaporation, the samples were ground, dried, extruded in plastometer and prepared for characterization. Analysis was performed using scanning electron microscopy, tensile and thermogravimetry tests. A sample was exposed to contact with alcohol to verify the possible sensitivity to this substance. Conductivity and Impedance spectroscopy measurements were conducted in the frequency range from 1 MHz to 1 Hz by varying alternating voltages between 10 mV and 500 mV. The main results were observed two possible behaviors that model the impedance results. At lower concentrations of MWCNT samples may be represented by a circuit composed of two resistors (R1, R2) and a capacitor (CP). The group R2 and CP, connected in parallel, is connected in series with R1. For samples with higher concentrations of MWCNT the equivalent circuit can be represented by just a single resistor. It is observed that with increasing concentration MWCNT the electrical resistance of the nanocomposite is reduced. One of the samples after being exposed to ethanol, showed an increase in the value of electrical impedance, which is characterized as an electrical "response" to the chemical exposure.