Fabricação de Membranas Poliméricas Condutoras com Nanofibras Alinhadas

Abstract

A iniciação científica proposta teve por objetivo a fabricação de membranas poliméricas condutoras com nanofibras alinhadas, para fabricação de sensores de compressão piezoresistivos flexíveis. Antes de iniciar o processo de fabricação das membranas com as nanocargas, foi realizado um estudo sobre os parâmetros de solução e eletrofiação, para que todas as membranas eletrofiadas estivessem em um mesmo padrão. As membranas foram desenvolvidas a partir de soluções poliméricas, onde o polímero utilizado, Poli(ácido láctico) (PLA), foi solubilizado nos solventes Dicloroetano e Dimetilformamida em uma proporção de 3:1. Posteriormente a solubilização, foram inseridas as nanocargas, Nanotubos de Carbono (NTCs), e a solução levada a um banho ultrassônico para promover a dispersão destas. Para a obtenção das membranas, as soluções foram eletrofiadas. Após, as membranas passaram por uma série de análises a fim de observar morfologia, alinhamento, presença de defeitos tipo beads, etc. As fibras apresentaram boa qualidade, tendo a presença de poucos beads, mas em geral houve uma dificuldade de orientação unidirecional. Pelo FTIR foi possível observar que a inserção dos NTCs não alterou os grupos funcionais já apresentados pelo PLA, indicando que não houve interação química entre os componentes. Já pela análise do DSC foi possível observar que quanto maior a quantidade de NTCs, menor é a cristalização a frio presente no segundo aquecimento, mostrando que o NTC seja possivelmente um agente nucleante, que favorece a cristalização no resfriamento. As nanocargas foram adicionadas com a finalidade de gerar condução elétrica ao nanocompósito, visto que o polímero não é condutor. Porém, as análises de condutividade elétrica para as membranas de PLA/NTC mostraram que os valores encontrados se apresentam na faixa de materiais isolantes, devido especialmente à elevada porosidade da membrana. Por fim, o ensaio de tração mostrou que há uma anisotropia nas membranas eletrofiadas, gerado pelo alinhamento das fibras na membrana. A adição dos NTCs favoreceu o aumento da resistência mecânica, mas após 0,75%mNTC houve uma queda de tensão máxima suportada, mostrando que os aglomerados diminuem as propriedades mecânicas do material.