Publicação
Desenvolvimento de novas formulações de tintas condutoras para aplicações em bioeletrónica
| Resumo: | O principal objetivo deste trabalho consistiu no desenvolvimento de uma nova formulação para tintas condutoras tendo por base o PEDOT:PSS e a preparação de camadas finas com elevada condutividade e resistentes à água, que possam ser utilizadas em dispositivos elétricos com aplicações no campo da bioeletrónica. Para tal, foi utilizado um composto oxetano, o 3-oxetanometanol, como aditivo em dispersões aquosas de PEDOT:PSS. A partir da análise das propriedades relevantes das camadas finas preparadas em substratos de vidro, pelas técnicas de espetroscopia de absorção UV-visível, medição da condutividade pelo método de quatro pontos, microscopia de força atómica (AFM), espetroscopia de Raman, espetroscopia de ressonância magnética nuclear, e medição do ângulo de contacto, foi possível demonstrar que as novas formulações originaram filmes finos que apresentam uma maior resistência à água e condutividade muito superior, em mais de duas ordens de grandeza (o valor máximo obtido foi de 596 S/cm), em relação a filmes obtidos com a dispersão original de PEDOT:PSS. Adicionalmente, foi determinada a estrutura química básica dos produtos reacionais formados a partir do oxetano nos filmes de PEDOT:PSS e propor uma explicação para os aumentos de condutividade verificados. A aplicação das dispersões de PEDOT:PSS com 3-oxetanometanol foi explorada por duas técnicas diferentes de deposição, spin-coating e impressão a jato de tinta com alta resolução. Embora os trabalhos desenvolvidos na impressora de alta resolução tenham sido limitados por alguns problemas técnicos da mesma, foi possível obter filmes com condutividade aumentada, depositados em vidro, utilizando uma das formulações desenvolvidas, embora não se tenham obtido condutividades tão altas como nos filmes preparados por spin-coating. Paralelamente ao estudo dos filmes finos em substratos de vidro, as novas dispersões de PEDOT:PSS com 3-oxetanometanol foram depositadas em substratos flexíveis de Poli(tereftalato de etileno) (PET), tendo-se obtido com condutividades da mesma ordem de grandeza que a dos filmes depositados em vidro, embora os filmes fossem mais heterogéneos, em termos da sua espessura ao longo do substrato. Por fim, foi explorada a aplicação de uma das novas formulações na produção de um transístor eletroquímico depositado em vidro, para operar com eletrólitos aquosos, utilizando-se para tal, uma impressora a jato de tinta de alta resolução. Apesar da estabilidade do desempenho dos dispositivos se ter revelado baixa, a caracterização dos transístores, com uma solução eletrolítica de KCl, demonstrou modulação da corrente, como desejado, demonstrando assim a potencial aplicação da formulação, como tinta condutora, em dispositivos elétricos que operam em meios aquosos. |
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| Autores principais: | Príncipe, Cátia Alexandra Cordeiro |
| Assunto: | Polímeros condutores PEDOT:PSS Oxetano Filmes finos Impressão a jato de tinta Transístor eletroquímico Conducting polymers PEDOT:PSS Oxetane Thin films Inkjet printing Electrochemical transistors |
| Ano: | 2022 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Instituto Politécnico de Lisboa |
| Idioma: | português |
| Origem: | Repositório Científico do Instituto Politécnico de Lisboa |
| Resumo: | O principal objetivo deste trabalho consistiu no desenvolvimento de uma nova formulação para tintas condutoras tendo por base o PEDOT:PSS e a preparação de camadas finas com elevada condutividade e resistentes à água, que possam ser utilizadas em dispositivos elétricos com aplicações no campo da bioeletrónica. Para tal, foi utilizado um composto oxetano, o 3-oxetanometanol, como aditivo em dispersões aquosas de PEDOT:PSS. A partir da análise das propriedades relevantes das camadas finas preparadas em substratos de vidro, pelas técnicas de espetroscopia de absorção UV-visível, medição da condutividade pelo método de quatro pontos, microscopia de força atómica (AFM), espetroscopia de Raman, espetroscopia de ressonância magnética nuclear, e medição do ângulo de contacto, foi possível demonstrar que as novas formulações originaram filmes finos que apresentam uma maior resistência à água e condutividade muito superior, em mais de duas ordens de grandeza (o valor máximo obtido foi de 596 S/cm), em relação a filmes obtidos com a dispersão original de PEDOT:PSS. Adicionalmente, foi determinada a estrutura química básica dos produtos reacionais formados a partir do oxetano nos filmes de PEDOT:PSS e propor uma explicação para os aumentos de condutividade verificados. A aplicação das dispersões de PEDOT:PSS com 3-oxetanometanol foi explorada por duas técnicas diferentes de deposição, spin-coating e impressão a jato de tinta com alta resolução. Embora os trabalhos desenvolvidos na impressora de alta resolução tenham sido limitados por alguns problemas técnicos da mesma, foi possível obter filmes com condutividade aumentada, depositados em vidro, utilizando uma das formulações desenvolvidas, embora não se tenham obtido condutividades tão altas como nos filmes preparados por spin-coating. Paralelamente ao estudo dos filmes finos em substratos de vidro, as novas dispersões de PEDOT:PSS com 3-oxetanometanol foram depositadas em substratos flexíveis de Poli(tereftalato de etileno) (PET), tendo-se obtido com condutividades da mesma ordem de grandeza que a dos filmes depositados em vidro, embora os filmes fossem mais heterogéneos, em termos da sua espessura ao longo do substrato. Por fim, foi explorada a aplicação de uma das novas formulações na produção de um transístor eletroquímico depositado em vidro, para operar com eletrólitos aquosos, utilizando-se para tal, uma impressora a jato de tinta de alta resolução. Apesar da estabilidade do desempenho dos dispositivos se ter revelado baixa, a caracterização dos transístores, com uma solução eletrolítica de KCl, demonstrou modulação da corrente, como desejado, demonstrando assim a potencial aplicação da formulação, como tinta condutora, em dispositivos elétricos que operam em meios aquosos. |
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