Funcionalização de nanotubos de carbono e sua imobilização em fibras têxteis de soja para sua potencial aplicação como supercapacitores

• Ano de defesa: 2016
• Autor(a) principal: Soares, Maria Augusta Cavalcanti
• Orientador(a): Ladchumananandasivam, Rasiah
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Nanotubos de carbono; Funcionalização; Fibras têxteis; Supercapacitores; Têxteis inteligentes
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/24553

Nos últimos anos o desenvolvimento de supercapacitores tem sido bastante pesquisado devido à propriedade de possuir densidade de potência maior do que as baterias convencionais. Para atender as demandas tecnológicas da sociedade moderna, a criação de dispositivos de armazenamento de energia leves, flexíveis e portáteis, também chamados de supercapacitores flexíveis, estão sendo estudados. Os nanotubos de carbono (CNTs – Carbon nanotubes) incrementam propriedades especiais aos substratos têxteis, tais como, melhoramento da condutividade elétrica e antiestática, aumento da durabilidade e condutividade/isolamento de calor e podem ser aplicados em diversas áreas, podendo atuar como fornecedores de energia para dispositivos de monitoramentos biomédicos ou implantes, equipamentos militares e para a construção civil. O presente trabalho tem como principal objetivo na formação de supercapacitores flexíveis utilizando um método para preparação e modificação dos nanotubos de carbono de múltiplas camadas (MWCNT – Multiwalled carbon nanotubes) para posterior impregnação sobre substrato têxtil de soja. A primeira etapa deste trabalho teve o objetivo de avaliar à formação de grupos funcionais na estrutura dos MWCNTs para sua dispersão em água através da funcionalização com diferentes ácidos (H2SO4 – ácido sulfúrico e HNO3 – ácido nítrico), sendo purificados com HCl (ácido clorídrico) e neutralizados com NH4OH (hidróxido de amônio). Na segunda etapa este material foi funcionalizado com quitosana afim de cationizar os MWCNT e potencializar sua adsorção sobre a malha de soja. Após o estabelecimento dos parâmetros adequados, foram analisadas as diferentes concentrações de MWCNTs (0%, 1,0%, 2,0% e 3,0% sob peso do material funcionalizado), para a identificação do melhor resultado. As técnicas de caracterização utilizadas comprovaram que o processo de funcionalização ácida foi satisfatório por promover a aberturas dos tubos dos MWCNTs, sendo identificadas através da Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) e por facilitar a sua solubilidade em meio aquoso observados de acordo com a Espectroscopia de Absorção UV-vis, além de diminuir a quantidade de impurezas metálicas constatadas em Fluorescência Raio X (FRX). Os efeitos da funcionalização dos MWCNTs foram comprovados em Difração Raio X (DRX) e Espectroscopia Raman. A perda de massa do material identificada por Análise Termogravimétrica (TG) mostra o aumento após a funcionalização. O processo de imobilização dos nanotubos de carbonos sobre as fibras de soja foi comprovado via Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), bem como, por análises eletroquímicas que determinaram a formação de supercapacitores com maior capacitância específica, de 0,766 mF.cm-2, a uma concentração de 3,0%, com características têxteis favoráveis.