Desenvolvimento de fibras de poli acrilonitrila com nanopartículas de nióbio produzidas por eletrofiação

Abstract

O avanço de tecnologias energéticas sustentáveis depende do desenvolvimento de novos materiais para eletrodos com elevada eficiência, estabilidade e viabilidade econômica. Nesse contexto, a incorporação de nanopartículas cerâmicas em matrizes poliméricas tem se mostrado uma estratégia promissora. O pentóxido de nióbio (Nb₂O₅), semicondutor do tipo n com band gap entre 3,1 e 3,4 eV, apresenta alta estabilidade térmica e química, além de boas propriedades ópticas e eletrônicas, sendo atrativo para aplicações em armazenamento e conversão de energia, bem como em processos fotocatalíticos.

A poliacrilonitrila (PAN) é amplamente utilizada como precursor de fibras de carbono devido à sua processabilidade e capacidade de sofrer ciclização e carbonização durante a pirólise, originando estruturas estáveis, condutivas e mecanicamente resistentes. Sua combinação com Nb₂O₅ resulta em compósitos com grande área superficial, alta estabilidade e presença de sítios ativos.

A técnica de eletrofiação permite a produção de fibras contínuas em escala nanométrica, com morfologia controlada e dispersão eficiente das nanopartículas, favorecendo a sinergia entre matriz polimérica e fase inorgânica. Após a pirólise, obtêm-se fibras de carbono/Nb₂O₅ que reúnem condutividade elétrica, estabilidade estrutural e propriedades fotoativas.

Esses nanocompósitos apresentam elevado potencial como eletrodos em supercapacitores e baterias, além de atuarem em sistemas fotocatalíticos para a degradação de poluentes. O uso do Nb₂O₅, em especial no Brasil, adquire importância estratégica devido às reservas nacionais abundantes. Assim, o desenvolvimento de fibras PAN/Nb₂O₅ obtidas por eletrofiação e pirólise representa um caminho promissor para materiais avançados, multifuncionais e alinhados às demandas atuais de eficiência energética e sustentabilidade.