Obtenção de xerogel de sílica a partir das cascas de arroz em uma aproximação bottom-up para produção de materiais em eletrônica

Abstract

O presente trabalho tem por objetivo desenvolver uma rota de obtenção de dióxido de silício a partir das cascas de arroz, realizando um pré-tratamento com água régia, solução piranha e pirólise em mufla a 600°C por 4 horas. Com estes procedimentos buscou-se um grau de pureza acima dos 99%, adequado ao uso do material na síntese de uma matriz microporosa que servirá ao desenvolvimento de dispositivos eletrônicos futuramente. Realizou-se, em cada etapa de separação da sílica, análise termogravimétrica, calorimetria diferencial de varredura, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier, fluorescência e difração de raios X, com o objetivo de conhecer as etapas de separação da matéria orgânica e as mudanças de composição e estrutura ocorridas no pré-tratamento e na pirólise final em mufla. Com o dióxido de silício obtido a partir das cascas de arroz foram sintetizados géis dentro do processo Sol-Gel, com a solubilização alcalina, a precipitação ácida, a moldagem, a gelificação, o crescimento do gel e a secagem para obter o xerogel. Foi verificado que os xerogéis produzidos, ao secarem, apresentaram fraturas causadas por pressões capilares geradas na microporosidade que impossibilitou a preservação do volume inicial, elemento fundamental no projeto de dispositivos eletrônicos. É apresentada uma via para evitar a degradação do volume das amostras, através da secagem supercrítica, utilizando dióxido de carbono na substituição da fase líquida. Isto atenuaria as pressões capilares no ato de remoção dos solventes dispersos, eliminando as correntes de fuga e permitindo a construção dos dispositivos.