Medindo condutividade com mini eletrodos

Abstract

Este trabalho apresenta as atividades desenvolvidas no âmbito do Programa Institucional de Bolsas de Iniciação Científica (PIBIC/CNPq), realizadas no Laboratório de Sistemas Nanoestruturados (LabSiN) da Universidade Federal de Santa Catarina. O projeto teve como objetivo principal a caracterização impedimétrica de eletrodos interdigitados (IDE), visando determinar a constante de célula destes dispositivos por meio de espectroscopia de impedância utilizando o método GPE (Elemento de Fase Generalizado). A relevância científica e tecnológica do estudo se justifica pela ampla aplicação da condutividade elétrica em áreas como controle de qualidade da água, indústria farmacêutica e biomédica, e pelo potencial dos IDEs como sensores compactos e de fácil integração. A metodologia adotada incluiu a preparação de soluções eletrolíticas de KCl em diferentes concentrações, a utilização de um potenciostato AUTOLAB com módulo de análise de impedância, e a comparação entre medidas obtidas com uma célula condutimétrica comercial calibrada e os eletrodos IDE. O controle de temperatura foi realizado em câmara climatizada a 18 °C, sendo necessário descartar diversas medidas devido a oscilações térmicas provocadas por quedas de energia. Para o tratamento dos dados, aplicou-se o método GPE, que permite extrair valores de resistência e condutividade sem recorrer a circuitos equivalentes e sem dispersão em frequência. Os resultados indicaram que as medidas de condutividade com a célula comercial foram consistentes e permitiram validar os procedimentos experimentais. Entretanto, no caso dos eletrodos interdigitados, verificou-se comportamento anômalo em eletrodos virgens, com espectros de capacitância característicos de materiais isolantes. Apenas após a reutilização dos IDEs alguns resultados realistas foram obtidos, embora limitados a poucas concentrações, o que impossibilitou a determinação da constante de célula. Uma hipótese é que isso se deva à presença de um filme isolante proveniente do processo de fabricação, indicando a necessidade de um protocolo de limpeza ou pré-tratamento adequado antes do uso. Conclui-se que, apesar de não ter sido possível finalizar a calibração dos IDEs, o projeto cumpriu cinco dos seis objetivos propostos, avançando no entendimento das limitações experimentais e abrindo caminho para a continuidade do estudo. Como adaptação às dificuldades encontradas, foi proposto o desenvolvimento de um procedimento específico de pré-tratamento para os eletrodos. Além dos resultados técnicos, destaca-se a importância da iniciação científica para a formação acadêmica, proporcionando o aprofundamento em conceitos de física experimental, contato com técnicas avançadas de caracterização e experiência prática no ambiente de pesquisa.