Síntese e caracterização de compósitos e nanocompósitos híbridos a base de poli (o-fenilenodiamina), fibra de carbono e nanotubos de carbono
Data
2014-07-31
Autores
Oliveira, Mayara Camila Duarte de 
Orientadores
Cristovan, Fernando Henrique Cristovan
Tipo
Dissertação de mestrado
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Resumo
Capacitores eletroquímicos são dispositivos que armazenam energia elétrica quando submetidos a uma tensão, devido à formação da dupla camada elétrica na interface entre a superfície do eletrodo com o eletrólito. Esse tipo de capacitor é conhecido como supercapacitor e funciona em função da densidade de carga armazenada e do longo ciclo de vida, sendo que seu desempenho depende das propriedades do material. Para esta aplicação, compósitos de polímeros condutores associados a outros materiais carbonosos, como fibras de carbono, podem ser boas opções, uma vez que as fibras de carbono são materiais que apresentam elevada condutividade elétrica, boa estabilidade frente a meios oxidantes e solventes orgânicos. Desta forma, a proposta deste trabalho foi a produção de compósitos de materiais carbonosos, como fibra de carbono com polímero condutor, como a poli-o-fenilenodiamina (PoPD), para serem utilizados como eletrodo para capacitores eletroquímicos. O presente trabalho foi dividido em três etapas. Na primeira etapa foi feito um estudo sistemático através de um planejamento fatorial onde foram estudadas as variáveis de preparo do PoPD, as variáveis estudadas foram temperatura de reação, concentração de ácido utilizado e quantidade de agente oxidante empregado, onde as respostas estudadas foram a condutividade elétrica DC, morfologia e rendimento. A partir destes resultados, buscou-se preparar o PoPD com elevada condutividade elétrica DC, para isso o ácido clorídrico (HCl) foi substituído por ácido acético glacial, encontrando-se resultado de condutividade elétrica de aproximadamente de 10-5S.cm-1. Na segunda etapa, compósitos binários de Fibra de Carbono (FC) e PoPD foram preparados utilizando-se diferentes tempos de polimerização (24, 48, 72 e 96h). As amostras foram analisadas morfológica, estrutural, térmica e eletroquimicamente. Observou-se que a resistência no transporte de carga aumenta. Na terceira etapa, foi estudada a incorporação de diferentes porcentagens de nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNT) (0,5%, 1% e 2%) funcionalizados, gerando nano compósitos ternários de FC/MWCNT/PoPD. Ocorreu aumento de 400% no valor da capacitância específica comparando-se os compósitos binários com os compósitos ternários, que foram as melhores condições obtidas em 24h de polimerização e com 2% de MWCNT, havendo total recobrimento da fibra de carbono pelo polímero.
Descrição
Citação
OLIVEIRA, Mayara Camila Duarte de. Síntese e caracterização de compósitos e nanocompósitos híbridos a base de poli (o-fenilenodiamina), fibra de carbono e nanotubos de carbono. 2014. Dissertação (Mestrado) - Instituto de Ciência e Tecnologia, Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP), São José dos Campos, 2014.