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Abstract:
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Este trabalho avaliou o desenvolvimento de membranas eletrofiadas de poli(ácido lático) (PLA) com propriedades hidrocrômicas, visando sua possível aplicação como camada indicadora de umidade em máscaras faciais inteligentes. A proposta consistiu em incorporar materiais capazes de responder à água ou à umidade às fibras de PLA e verificar se seria possível obter uma mudança visual de coloração provocada pela umidade da respiração.
Inicialmente, foram produzidas membranas de PLA contendo diferentes concentrações de uma pasta hidrocrômica comercial. Também foram comparados dois métodos de dispersão, o banho de ultrassom e a ponteira ultrassônica, buscando melhorar a distribuição do material na solução e a formação das fibras. Como alternativa à pasta comercial, foram posteriormente produzidas membranas contendo diferentes concentrações de cloreto de cobalto hexahidratado (CoCl₂·6H₂O). Além disso, PLA proveniente de filamentos coloridos, nas cores vermelha e amarela, foi utilizado na tentativa de aumentar o contraste e facilitar a percepção das mudanças de cor.
As membranas foram caracterizadas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), FTIR e ângulo de contato, além da determinação da condutividade iônica das soluções precursoras. O MEV permitiu analisar a morfologia, o diâmetro e a distribuição das fibras e identificar defeitos como beads e aglomerados, enquanto o FTIR foi utilizado para investigar alterações químicas e possíveis sinais de absorção de umidade.
Os resultados mostraram que a pasta hidrocrômica apresentou baixa sensibilidade à umidade do ar. Nas análises de FTIR, não foi identificada absorção de umidade detectável durante as condições experimentais avaliadas, resultado coerente com a ausência de uma resposta hidrocrômica significativa das membranas quando expostas à umidade. Assim, o sistema com a pasta mostrou limitações para uma aplicação que dependa do vapor de água, como a umidade produzida pela respiração.
A incorporação de CoCl₂·6H₂O modificou significativamente o comportamento das soluções. O aumento da concentração do sal elevou a condutividade iônica e tornou necessário reduzir a tensão utilizada durante a eletrofiação para aproximadamente 5 kV, evidenciando a influência do sal na estabilidade do jato. O CoCl₂ também alterou a distribuição dos diâmetros das fibras, sendo observada maior heterogeneidade na composição com 15% e predominância de fibras menores nas formulações com 20 e 25%.
Entretanto, mesmo com a natureza higroscópica do cloreto de cobalto, as membranas continuaram predominantemente hidrofóbicas, apresentando ângulos de contato superiores a 90°. Uma possível explicação apresentada no trabalho é que parte do sal tenha permanecido envolvida pela matriz de PLA, diminuindo sua exposição à água.
De forma geral, o estudo mostrou que produzir as membranas hidrocrômicas por eletrofiação é possível, mas o sistema PLA/material hidrocrômico estudado apresenta limitações para detectar a umidade proveniente da respiração. A matriz de PLA pode limitar a interação entre a água e o material responsivo, enquanto a pasta hidrocrômica utilizada não demonstrou sensibilidade suficiente ao vapor de água. Os resultados, portanto, indicam a necessidade de investigar outros materiais hidrocrômicos e/ou matrizes poliméricas com maior afinidade pela umidade para viabilizar futuramente uma máscara com indicação visual eficiente de umidade. |
