5 RESULTADOS E DISCUSSÃO
5.3 Impressão do compósito de CdS-ALP/PVA
Na síntese do CdS-ALP, o DMSO foi utilizado como solvente do sistema coloidal por possuir propriedades físico-químicas (densidade, ρ = 1,10 g.mL-1, tensão superficial, γ = 43,54 mN.m-1), viscosidade, η = 2,14 mPas e ponto de ebulição = 189ºC), ideais para aplicações printrônicas. Com tais propriedades, é possibilitada a formação das gotículas esféricas após a ejeção do fluido e sem a geração de gotas satélite, que seriam gotas secundárias geradas durante a ejeção do fluido. A aplicação via impressão serve para a fixação de soluções complexas em diversas superfícies.
Para impressões de fluidos complexos, a melhor condição para a capacidade de impressão das tintas deve ser 4 ≤ Z ≤ 14 (Jang et al., 2009), onde Z representa a combinação de parâmetros físico-químicos ótimos para utilização em impressão como viscosidade, densidade e tensão superficial. Tendo o parâmetro Z calculado para um sistema de fluidos com base no solvente DMSO um valor de Z = 11, indicando as condições imprimíveis favoráveis, com parâmetro de impressão ótimo.
A figura 29 mostra as imagens estroboscópicas da ejeção do fluido contendo os pontos quânticos de CdS-ALP dispersos em DMSO e a formação das gotas. Mostrando a formação das gotas para tempos de 0 μs, 15 μs e 20 μs que estão de acordo com a forma de onda aplicada aos atuadores piezoelétricos (Fig. 29).
Figura 28- Imagens estroboscópicas da formação de gotas do fluido fotônico nos
estagios de tempo: 0 μs, 15 μs e 20μs.
(Imagem do Autor)
As imagens presentes na figura 30 apresentam os bicos ejetores em 0 μs, ainda sem nenhum fluido complexo sendo ejetado do interior do cartucho, quando com 15 μs é possível ver a ejeção do líquido do interior do cartucho, representado por faixas contínuas na vertical, gerando a primeira gota, por fim quando em 20 μs observa-se a primeira gota formada em forma esférica, seguida da formação de uma nova gota, que trata-se de uma nova faixa na vertical.
Visando a aplicação dos nanocristais CdS-ALP preparados em DMSO, uma fração da solução de pontos quânticos obtida foi misturada com poli (álcool vinílico) (PVA), onde apenas 1,1% da solução total foi composta pelo polímero, com a finalidade de proporcionar a formação de filmes finos luminescentes.
As soluções de PQs sintetizados (CdS-ALP), compósito de CdS-ALP/PVA e PVA, em DMSO, foram analisadas através dos espectros de absorção descritos na figura 30. A solução de nanopartículas CdS-ALP apresentou absorção em abs = 425 nm e a solução de PVA apresentou absorção em dois comprimentos de onda na
região do UV: abs = 280 nm e abs = 325 nm, que está de acordo com os dados descritos por (Mohanraj et al., 2017; Wang et al., 2007).
Figura 29- Espectros de absorção das soluções de PQs sintetizados (CdS-ALP)
“Vermelho”; Compósito de CdS-ALP/PVA “Azul” e apenas PVA “Verde”, em DMSO “Preto”.
300
350
400
450
500
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Abs
orbância (
u.a.)
Comprimento de onda (nm)
DMSO CdS-ALP CdS-PVA PVA-DMSO (Imagem do Autor)Na figura 31, é possível observar a emissão de luz em comprimentos de onda distintos para as soluções de PQs sintetizados (CdS-ALP), compósito de CdS- ALP/PVA e apenas PVA, em DMSO.
A partir da excitação das soluções com um feixe de laser de 405 nm (figura 31A), podemos observar uma cor amarela para os PQs sintetizados, um tom esverdeado para o compósito, e a cor azul de maior intensidade para a solução de PVA em DMSO. A partir da excitação das soluções com luz UV de comprimento de onda de 365 nm (figura 31B), a solução de PQs sintetizados apresenta uma cor amarelo claro, o compósito CdS-ALP/PVA apresenta cor verde claro e a solução de PVA em DMSO a cor azul.
Figura 30- Amostras de PQs sintetizados (CdS-ALP), compósito de CdS-ALP/PVA e
apenas PVA, em DMSO (da esquerda para a direita, respectivamente). Excitação em comprimentos de onda (A) 405 nm e (B) 365 nm. (C) Espectros de emissão com excitação em 405 nm. 400 450 500 550 600 650 700 750 800 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Inten si dade normali zada (u.a.) Comprimento de Onda (nm) PVA CdS-PVA CdS exc: 400 nm (Imagem do Autor)
Em comparativo na figura 31C observa-se o espectro de emissão do PVA e do compósito, formado pelo PVA e a solução de CdS sintetizada. Nesses espectros é possível ver o comportamento do espectro do compósito, atribuindo uma leve alteração na emissão do compósito devido a presença do PVA (Suo et al., 2010), levando à uma cor complementar referente ao verde, tendo uma emissão para o compósito de max = 583 nm.
A emissão de luz na cor verde, observada durante excitação do compósito, está de acordo com a combinação das cores primárias amarelo e azul, observada durante excitação das soluções de PQs de CdS e PVA, respectivamente. Portanto,
(C)
não foi observada grande interferência do PVA no espectro de luminescência dos nanocristais de sulfeto de cádmio, sendo observado apenas o comprimento de onda de emissão adicional referente ao PVA, levando à uma cor complementar referente ao verde, tendo um max = 583 nm.
Na figura 32, é possível observar as características da impressão do compósito em formato de onda, onde foram sendo depositadas camada por camada até a quantidade máxima de 10 deposições.
Figura 31- Imagens do fluido depositado sobre lâmina de sílica. (A) 1 camada, (B) 2
camadas, (C) 5 camadas e (D) 10 camadas impressas.
(Imagem do Autor)
Com apenas 1 camada (figura 32A), a largura da faixa impressa é de 137 nm, porém também é possível analisar um enorme número de espaços vazios entre as faixas e descontinuidade na extensão das mesmas. Quando a segunda camada é depositada (figura 32B) a largura passa a ser de 168 nm, porém existem vários espaços vazios e vários espaçamentos mesmo dentro das faixas.
A partir da quinta camada depositada (figura 32C) que se nota uma largura considerável para o compósito depositado, com 204 nm. Porém, mesmo com 10
camadas depositadas de compósito (figura 32D), e uma largura de 357 nm, com existência de espaços vazios na superfície impressa sobre sílica.
Observa-se que com aumento do número de camadas depositadas ocorre o alargamento da região impressa, para avanço e acúmulo de material nas bordas. Também é possível observar que mesmo após várias camadas depositadas continua existindo descontinuidade nas faixas de compósitos impressas. Após impresso, é possível analisar as propriedades ópticas do compósito na figura 33, tendo em vista a conservação da emissão do material.
Figura 32- Compósito CdS-ALP-PVA impresso em lâminas de vidro (A) 10 camadas
impressas sem secagem, (B) compósito depositado e seco com excitação em 365 nm, (C) voltagem aplicada para geração das gotas.
(Imagem do autor)
Na figura 33A é possível observar a descontinuidade das faixas impressas de compósitos, corroborando com os resultados expostos na figura 32, porém esses resultados não influenciam de forma considerável na emissão do material, exposto na figura 33B. Na figura 33C estão expressos os parâmetros de impressão do material, demonstrando uma relação entre o tempo utilizado para impressão com a voltagem empregada.
O espectro de emissão, exposto na figura 34, aponta para a impressão do compósito sem grande perda das propriedades ópticas do material, havendo apenas uma leve contribuição da emissão do PVA.
Figura 33- Espectro de emissão do compósito impresso. 450 500 550 600 650 700 750 800 3200 3300 3400 3500 3600 3700
Inte
nsida
de
(
u.a
.)
Comprimento de Onda (nm)
CdS-ALP-PVA impresso (Imagem do Autor)Assim, a emissão do compósito impresso apresenta resultados semelhantes à emissão do compósito ainda em suspensão coloidal, ao compararmos a emissão da figura 31C com coloração (laranja), para o material ainda em suspensão, e a figura 34 com a emissão do material já impresso.