4.7. CARACTERIZAÇÃO ELETROMECÂNICA
4.7.1 Ensaio eletromecânico
As amostras apresentadas foram as que apresentaram resultados mais significativos. A Figura 33 apresenta um aumento em torno de 3 ordens de grandeza na condutividade elétrica da amostra de PVDF tratada com NTC_SA sem plasma. A amostra condutora se mostra com resultado positivo quando comparado com dados de literatura, Merlini (2014), tratando-se de material polimérico isolante como o PVDF das amostras.
0,00E+00 5,00E-04 1,00E-03 1,50E-03 2,00E-03 2,50E-03 Con d u tivid ad e [S/ cm ]
Tensão de compressão [MPa]
Figura 33: Curva de condutividade elétrica em função da tensão de compressão para amostra
49
A Figura 34 apresenta um comportamento isolante, ou seja, com baixa condutividade elétrica da amostra de PVDF tratada com NTC_F1 sem plasma. Isso porque a amostra apresenta aglomerados de nanotubo de carbono na superfície da amostra, conforme verificado no ensaio de microscopia eletrônica de varredura.
0,00E+00 5,00E+11 1,00E+12 1,50E+12 2,00E+12 2,50E+12 3,00E+12 3,50E+12 4,00E+12 4,50E+12 5,00E+12 Re sis tivid ad e [Oh m /cm ]
Tensão de compressão [MPa]
Figura 34: Curva de condutividade elétrica em função da tensão de compressão para amostra
NTC_F1 sem plasma
Na amostra de PVDF com tratamento superficial com NTC_SA sem plasma, cujo resultado foi apresentado na Figura 33, indica aumento da condutividade elétrica em função da aplicação de tensão de compressão, mostrando a possível utilização do material em sensores sensíveis à solicitação mecânica de compressão. Essa solicitação mecânica favorece a diminuição do caminho condutor formado pelos NTCs presentes na superfície da fibra de PVDF, aumentando, dessa maneira, a condutividade elétrica do material.
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5 CONCLUSÕES
De maneira geral, a análise dos resultados para o tratamento das mantas de PVDF em dispersão de NTC_SA e NTC_F1 foi tratada de forma a considerar as particularidades de cada nanotubo de carbono. Embora ambos sejam de múltiplas camadas, a funcionalização, aspecto fundamental do nanotubo de carbono, foi considerada nas respectivas conclusões. Foi possível verificar que o aspecto visual das mantas tratadas com NTC_SA e NTC_F1 é muito próximo.
A caracterização morfológica das mantas obtida pelo ensaio de Microscopia Eletrônica de Varredura mostrou, para os casos com e sem tratamento de plasma, a aderência de nanotubo de carbono na superfície das fibras para ambos NTCs utilizados. Contudo, o NTC_SA apresentou maior homogeneidade na distribuição do nanotubo na superfície da fibra. Além disso, não houve alteração morfológica das fibras nas amostras com o tratamento com plasma.
No ensaio de FTIR foi constatada a presença da fase (839 cm-1) do PVDF nas amostras eletrofiadas. Isso indica que o processo de eletrofiação induz a transformação da fase em devido ao estiramento da solução polimérica causada pela diferença de potencial gerada no processo. Além disso o pico em 2926 cm-1 presente principalmente nas amostras tratadas com plasma representa o grupo OH, ligação presente entre o NTC e o PVDF, confirmando sua eficiência na aplicação.
A aplicação do plasma em amostras tratadas com NTC_SA resultou no aumento do pico da fase constatado no ensaio de DRX, indicando aumento da adesão do nanotubo de carbono em estrutura de PVDF. O mesmo não foi verificado para o NTC_F1 pelo fato do nanotubo de carbono se apresentar em aglomerados na superfície da fibra, causando maior heterogeneidade na amostra.
Os resultados obtidos no DSC indicam um pico mais largo das amostras eletrofiadas de PVDF devido à presença de diferentes cristais. Isso se reflete no aumento da porcentagem de cristalinidade da amostra. O tratamento com plasma influenciou diretamente no aumento do grau de cristalinidade da amostra pois houve evidências no pico endotérmico de presença de NTC na manta.
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As amostras de mantas de PVDF/NTC_SA sem plasma e com o tratamento de plasma apresentaram aumentos expressivos nos valores de condutividade elétrica quando comparadas à manta não tratada, indicando aderência de nanotubo de carbono na superfície da fibra, já que estes são materiais condutivos.
Os dados preliminares do ensaio eletromecânico apontaram uma variação de condutividade elétrica considerável, em torno de 2 ou 3 ordens de grandeza, com a aplicação de uma tensão de compressão para amostra NTC_SA. Em contrapartida, a amostra NTC_F1 se apresentou com característica isolante provocado por aglomerações de NTC, devido a uma distribuição não homogênea no tratamento superficial da manta polimérica.
De maneira geral pode-se dizer que o tratamento com o NTC_SA foi mais eficiente devido uma maior homogeneidade na distribuição do nanotubo de carbono na superfície das fibras eletrofiadas. Além disso, os resultados dos ensaios realizados indicaram com mais evidência a fase da manta eletrofiada de PVDF nas amostras tratadas com NTC_SA. Essa fase é importante de ser obtida pois está diretamente relacionada às propriedades piezoelétricas, uma das características apontadas como desejáveis para o desenvolvimento de dispositivos eletrônicos, como por exemplo, os sensores.
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6 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
A condição de condutividade elétrica é uma característica fundamental encontrada para as mantas de PVDF tratadas com plasma e dispersão de NTC, por isso uma aplicação imediata é o desenvolvimento de sensores capazes de traduzir variações de uma determinada condição, conforme estipulado de acordo com o projeto para o qual será configurado.
Uma análise da viabilidade de manta eletrofiada de material compósito com aplicação em sensores é um importante passo em futuras aplicações com características já conhecidas de material piro e piezoelétrico do PVDF e propriedades elétricas do NTC.
Análise da porosidade da manta eletrofiada de PVDF, com o objetivo de estudar a morfologia da membrana e relacioná-la à rede percolada, que está intimamente ligada à condutividade elétrica do meio.
Outros temas que podem ser abordados em trabalhos futuros:
Comparação da viabilidade e eficiência entre diversos surfactantes.
Comparação de resultados com diferentes tempos de imersão da membrana eletrofiada em dispersão de NTC.
Análise da dispersão do NTC em solução por meio de espectroscopia por ultravioleta.
Utilização de outros polímeros, blendas ou compósitos.
Utilização de outras técnicas de obtenção de membrana polimérica, como por exemplo, a rotofiação, com o objetivo de comparação de propriedades obtidas.
Utilização de outros tipos de plasma.
Análise comparativa entre diferentes parâmetros referentes ao tratamento de plasma de argônio, como por exemplo, tempos de exposição do material.
Utilização de outras técnicas de tratamento superficial, como por exemplo recobrimento com materiais metálicos (níquel, titânio).
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