Nome do Projeto
ELETROPOLIMERIZAÇÃO DA PANI PARA APLICAÇÃO EM DISPOSITIVOS FLEXÍVEIS
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
30/05/2022 - 31/05/2024
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Engenharias
Resumo
A combinação de polímeros condutores e óxidos de metais de transição vêm se destacando como uma nova geração de materiais eletrocrômicos. Quando aplicados a janelas inteligentes, o efeito sinérgico resultante das propriedades combinadas desses compostos pode dar origem a características muito interessantes, em especial a rápida mudança e intensidade de coloração de suas propriedades optoeletrônicas. Dessa maneira, pode-se minimizar o consumo de energia através do bloquear a radiação solar no ambiente e racionalizar do uso de climatizadores e de iluminação artificial. Dentro deste contexto, o presente projeto propõe obter filmes de PANI/V2O5 (polianilina dopado com pentóxido de vanádio) através da eletropolimerização sobre o substrato condutor de ITO/PET (politereftalato de etileno recoberto por uma camada condutora de óxido de índio-estanho). Além disso, será de importância socioambiental e econômica, pois busca trazendo um conceito inovador, visando facilidade, rapidez e baixo custo de processamento. A eletropolimerização será realizada em solução eletrolítica contendo de 0,1 M de anilina, 1 M H2SO4, 0,1 M LiClO4 e serão testadas diferentes concentrações (0,05; 0,1; 0,3, 0,5; 1 M) de sulfato de vanadil, empregando a técnica de Voltametria Cíclica, em duas condições para investigação do efeito da deposição e da espessura dos filmes. Na primeira condição, será utilizada uma faixa de potencial de -0,2 a 1V e em diferentes taxas de varredura (5, 10, 20, 40, 50 e 100 mV/s) para 2 ciclos, enquanto na segunda condição, a eletropolimerização será feita à mesma faixa de potencial, porém à uma taxa de varredura fixa de 20 mV/s para 5, 10 e 40 ciclos. Os filmes PANI/V2O5 serão investigados por caracterizações eletroquímicas, ópticas, estruturais e morfológicas. Por fim, espera-se alcançar resultados opto-eletroquímico bastante satisfatórios, para futuramente os filmes serem empregados como camada ativa em dispositivos eletrocrômicos flexíveis.
Objetivo Geral
O presente projeto propõe preparar e caracterizar filmes de PANI/V2O5 por eletropolimerização sob o substrato de ITO/PET para ser empregado como camada ativa em dispositivo eletrocrômico flexível.
Justificativa
O emprego da PANI, em supercapacitores flexíveis, tem demostrado inúmeras vantagens, como alta capacidade teórica, condutividade alta e ajustável, comportamento eletroquímico reversível e excelente estabilidade ambiental. Porém seu desempenho ainda é limitado, muitas tentativas têm sido feitas, como por exemplo, a incorporação de materiais à base de carbono, óxidos metálicos e materiais de estrutura metal-orgânico. A incorporação de óxido, tem se demostrado útil para evitar efetivamente o emaranhamento de cadeias de PANI, o que é observado de forma semelhante em PANI/carbono mesoporoso-SiO2 e PANI/MnO2.
Portanto, os filmes de PANI/V2O5 serão necessários para melhorar ainda mais o desempenho eletroquímico desses materiais e promover seu desenvolvimento como camada ativa para aplicação em dispositivos eletrocrômico flexível. Além disso, será de importância socioambiental e econômica, pois busca trazendo um conceito inovador, visando facilidade, rapidez e baixo custo de processamento.
Portanto, os filmes de PANI/V2O5 serão necessários para melhorar ainda mais o desempenho eletroquímico desses materiais e promover seu desenvolvimento como camada ativa para aplicação em dispositivos eletrocrômico flexível. Além disso, será de importância socioambiental e econômica, pois busca trazendo um conceito inovador, visando facilidade, rapidez e baixo custo de processamento.
Metodologia
Os Filmes de PANI/V2O5 serão obtidos a partir da eletropolimerização pelo método potenciodinâmico de voltametria cíclica realizados no equipamento potenciostato/galvanostato (Autolab PGSTAT 302N) utilizando uma célula eletroquímica convencional de três eletrodos, tendo como contra-eletrodo uma placa de platina (Pt) com área de 1 cm2, como eletrodo de referência um fio de prata (Ag), como eletrodo de trabalho o substrato de ITO/PET, imersos na solução eletrolítica contendo o monômero anilina.
Para controle e monitoramento do potenciostato/galvanostato será usado o software NOVA versão 2.1, o procedimento staircase cyclic voltammetry potentiostatic e será adotado duas condições de deposição, com a finalidade de investigar a influência da deposição e da espessura:
1°) Condição - faixa de potencial entre -0,2 a 1 V vs Ag, taxa de varredura de (5, 10, 20, 30, 40, 50 e 100 mV/s) e 2 ciclos.
2°) Condição - faixa de potencial entre -0,2 a 1 V vs Ag, taxa de varredura de 20 mV/s e variação de 5, 10, 30 e 50 ciclos.
Para controle e monitoramento do potenciostato/galvanostato será usado o software NOVA versão 2.1, o procedimento staircase cyclic voltammetry potentiostatic e será adotado duas condições de deposição, com a finalidade de investigar a influência da deposição e da espessura:
1°) Condição - faixa de potencial entre -0,2 a 1 V vs Ag, taxa de varredura de (5, 10, 20, 30, 40, 50 e 100 mV/s) e 2 ciclos.
2°) Condição - faixa de potencial entre -0,2 a 1 V vs Ag, taxa de varredura de 20 mV/s e variação de 5, 10, 30 e 50 ciclos.
Indicadores, Metas e Resultados
De modo geral, espera-se ao final dessa pesquisa obter filme PANI/V2O5 otimizado, através do desenvolvimento de rotas alternativas, simples, rápida e de baixo custo para posteriormente ser empregado como camada ativa em dispositivo eletrocrômico flexível.
Espera-se que a combinação de PANI e V2O5, possa produzir materiais com propriedades incomuns não alcançadas por outros compostos e possa produzir filmes mais versáteis em termos de composição, processamento, propriedades ópticas e mecânicas. Sendo assim:
Que a escolha pelo método de eletropolimerização para obtenção de filmes de PANI/V2O5, apresente superfície uniforme, de espessura controlada e bem aderidos na superfície do eletrodo de ITO/PET;
Que a incorporação do V2O5 na matriz do PANI proporcione obtenção de boas respostas nas propriedades eletroquímicas, tais como: reversibilidade, estabilidade cíclica, alta densidade de carga, rápida resposta na inversão da coloração;
A partir das análises de voltametria cíclica possa observar uma progressão dos picos referente aos processos redox com o número de ciclos, indicando a formação e o crescimento dos filmes;
Alta Condutividade elétrica e concentração de portadores de carga valores mais altos que os observados por outros filmes;
Que a adição de V2O5 na matriz do PANI possa influenciar consideravelmente nas características ópticas, apresentando uma diminuição de transmitância para filmes no estado colorido.
Que através das análises morfológicas, possa observar filmes de superfície homogênea, sem rachaduras ou presença de bolhas e de baixa rugosidade;
Importante ressaltar que os resultados obtidos serão divulgados na comunidade científica por meio da publicação de artigos de alto impacto na área de materiais, congressos, workshops e palestras.
Espera-se que a combinação de PANI e V2O5, possa produzir materiais com propriedades incomuns não alcançadas por outros compostos e possa produzir filmes mais versáteis em termos de composição, processamento, propriedades ópticas e mecânicas. Sendo assim:
Que a escolha pelo método de eletropolimerização para obtenção de filmes de PANI/V2O5, apresente superfície uniforme, de espessura controlada e bem aderidos na superfície do eletrodo de ITO/PET;
Que a incorporação do V2O5 na matriz do PANI proporcione obtenção de boas respostas nas propriedades eletroquímicas, tais como: reversibilidade, estabilidade cíclica, alta densidade de carga, rápida resposta na inversão da coloração;
A partir das análises de voltametria cíclica possa observar uma progressão dos picos referente aos processos redox com o número de ciclos, indicando a formação e o crescimento dos filmes;
Alta Condutividade elétrica e concentração de portadores de carga valores mais altos que os observados por outros filmes;
Que a adição de V2O5 na matriz do PANI possa influenciar consideravelmente nas características ópticas, apresentando uma diminuição de transmitância para filmes no estado colorido.
Que através das análises morfológicas, possa observar filmes de superfície homogênea, sem rachaduras ou presença de bolhas e de baixa rugosidade;
Importante ressaltar que os resultados obtidos serão divulgados na comunidade científica por meio da publicação de artigos de alto impacto na área de materiais, congressos, workshops e palestras.
Equipe do Projeto
| Nome | CH Semanal | Data inicial | Data final |
|---|---|---|---|
| BRUNO VASCONCELLOS LOPES | |||
| CAMILA MONTEIRO CHOLANT | 5 | ||
| CAMILA PRIETTO VILLANOVA | |||
| CESAR ANTONIO OROPESA AVELLANEDA | 10 | ||
| ERIKA VASQUES SCHNEIDER | |||
| GUILHERME KURZ MARON | |||
| LUANA USZACKI KRÜGER | |||
| MARCO PAULSEN RODRIGUES | |||
| NEFTALI LENIN VILLARREAL CARRENO | 10 | ||
| RAFAELA MOREIRA JAVIER LEMOS | |||
| RAPHAEL DORNELES CALDEIRA BALBONI | |||
| SILVIA HELENA FUENTES DA SILVA |