Nanocompósitos de poliuretano termoplástico com estruturas de carbono: estudo das propriedades elétricas e do efeito de memória de forma - Valim, Fernanda Cabrera Flores (2021)
No presente trabalho, foram produzidos nanocompósitos por meio da incorporação de nanoestruturas de carbono ao poliuretano termoplástico (TPU), de modo a obter nanocompósitos com propriedades elétricas superiores (referentes a permissividade e a condutividade elétrica) e melhoria no efeito de memória de forma (SME), visando ao desenvolvimento de compósitos com memória de forma (SMPCs) eletroativos. Os TPUs são polímeros versáteis amplamente estudados pelos promissores SMEs apresentados. Estes são copolímeros em multiblocos, cuja morfologia é altamente dependente dos parâmetros termodinâmicos. Sendo assim, de modo a compreender a morfologia do TPU utilizado, um primeiro estudo foi desenvolvido em que o material passou por tratamento térmico a 110 ºC em diferentes tempos: 0, 8, 16 e 24 horas. Os resultados apontaram que a separação de fases entre os segmentos rígido e elastomérico, que compõem a estrutura do TPU, aumentou os valores de razão de recuperação da forma (Rr) em virtude da formação de novos domínios rígidos. Por outro lado, a razão de fixação da forma (Rf) apresentou uma diminuição na medida em que o material foi submetido a tempos maiores de tratamento térmico, atribuída ao aumento na rigidez do material. Com o objetivo de melhorar as propriedades elétricas do TPU e os SMEs, foram desenvolvidos SMPCs contendo 0,1% em massa de grafite (Gr), nanoplaquetas de grafeno (GNP) e óxido de grafeno multicamadas (mGO), via mistura por solução. Dos materiais obtidos, os SMPCs apresentaram melhoria no SME, quanto ao aumento nos valores de deformação máxima (εload) e Rr, principalmente após o tratamento térmico por 24 horas; e menor variação nos valores de Rf antes e após o tratamento térmico, quando comparados ao TPU puro. Nas propriedades elétricas, foi verificado um aumento em condutividade elétrica (σAC) para os SMPCs de nanoplaquetas de grafeno (TPU+GNP) e grafite (TPU+Gr), enquanto todos os materiais apresentaram aumentos em σAC após as 24 horas. Por fim, SMPCs com maiores concentrações (até 1,5% em massa) de GNP, nanotubos de carbono (CNT) e seus híbridos foram desenvolvidos, de modo a atingir a percolação elétrica do material. O limiar de percolação elétrica foi verificado para os SMPCs contendo 0,25% em massa de CNTs; e o retorno parcial da forma sob estímulo elétrico foi observado para o SMPC híbrido contendo 0,5% de CNT e 1,0% de GNP, valor este inferior ao reportado na literatura (2% em massa).