Desenvolvimento do processo de obtenção de grafeno a partir da irradiação por laser de PDMS para aplicações em dispositivos fotônicos.

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Lima, Bruno da Silva
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Espectroscopia Raman; Grafeno; Graphene; Irradiação; Irradiation; Laser; PDMS; Raman
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-31072023-142016/

O desenvolvimento de técnicas de processamento assistido por laser possibilitou diversos avanços na fabricação de novos produtos. Uma das possibilidades que surgiram através do processamento assistido por laser foi a possibilidade de realizar a obtenção de grafeno poroso tridimensional, também chamado de grafeno induzido por laser (LIG). O LIG foi demonstrado pela primeira vez em 2014 e consiste em uma rede porosa 3D, com grande área superficial (~340 m2/g), alta estabilidade térmica (> 900 ºC) e excelente condutividade (5-25 S/cm). O processo consiste na conversão de um precursor orgânico em grafeno, por irradiação a laser, sendo o processo chamado de grafenização. Neste trabalho o LIG foi obtido a partir da irradiação de polidimetilsiloxano (PDMS) com um laser de diodo CW de 405 nm e potência de 500 mW. O PDMS foi inicialmente depositado em um substrato de vidro por spincoating, utilizando velocidades variando de 1000 a 4000 rpm, para dar origem a filmes poliméricos com diferentes espessuras. A grafenização do PDMS foi realizada em uma máquina CNC de 3 eixos, na qual a amostra foi irradiada por um feixe de laser focalizado com potência de 500 mW. A estrutura do LIG apresentou uma rede porosa 3D, contendo nanopartículas de SiO2 que provavelmente foram geradas durante o processo de irradiação do polímero, como subproduto da degradação térmica do PDMS. A morfologia da estrutura do grafeno foi investigada por espectroscopia Raman e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A transmitância óptica das amostras foi medida com um laser de diodo CW de 980 nm em função da intensidade do feixe. Absorção saturável foi observada para todas as amostras, em aproximadamente 0,6 MW/cm2. É a primeira vez que a absorção saturável é relatada para estruturas de LIG desordenadas. Os resultados aqui relatados podem ser aplicados para o desenvolvimento de novos dispositivos fotônicos, envolvendo lasers randômicos e moduladores ópticos.