Submitted by PPG Engenharia e Tecnologia de Materiais (engenharia.pg.materiais@pucrs.br) on 2018-06-28T19:58:26Z No. of bitstreams: 1 FICHA_CATALOGR?FICA_EMBUTIDA_Disserta??o Cristiano_Jaeger Stradolini_Processo Poliol.pdf: 3080490 bytes, checksum: 6539be3aad396dd1f8b30cd3389b1469 (MD5) / Approved for entry into archive by Sheila Dias (sheila.dias@pucrs.br) on 2018-07-06T13:07:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 FICHA_CATALOGR?FICA_EMBUTIDA_Disserta??o Cristiano_Jaeger Stradolini_Processo Poliol.pdf: 3080490 bytes, checksum: 6539be3aad396dd1f8b30cd3389b1469 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-06T13:12:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FICHA_CATALOGR?FICA_EMBUTIDA_Disserta??o Cristiano_Jaeger Stradolini_Processo Poliol.pdf: 3080490 bytes, checksum: 6539be3aad396dd1f8b30cd3389b1469 (MD5) Previous issue date: 2018-03-22 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / During the past few years, nanosized noble metals have attracted much attention due to their unique electrical and physical properties. Among them, silver has been the subject of several studies, by having the highest electrical and thermal conductivity between all metals. For that reason, its one-dimensional nanometric structure (nanowires) has been receiving a lot of attention, due to its potential in the manufacture of devices that offer good electrical conduction and optical transparency. There are several methods of synthesis for the production of these silver nanowires, however the most widely used is the polyol process, due to its simplicity and low cost. Several studies show the influence of different parameters of the polyol process (reaction time, temperature and etc.) on the final morphology of the nanowires. Thus, a well-defined protocol of good practice for obtaining long and thin silver nanowires is required. The main objective of this work is the development of a low cost protocol capable of generating nanowires with great lengths by modifying the polyol process parameters. Variations were also performed in the method of addition of the main synthesis reagent, silver nitrate, and its influence on the final morphology of the silver nanowires was studied. In this work, by using the polyol process, nanowires up to 40 ?m in length were reported, demonstrating the effectiveness of the developed technique and conclusions about the final results were presented. / Ao decorrer dos ?ltimos anos, metais nobres na escala nanom?trica t?m atra?do muita aten??o, devido as suas propriedades el?tricas e f?sicas ?nicas. Dentre eles, a prata vem sendo alvo de diversos estudos, por possuir a maior condutividade el?trica e t?rmica entre todos os metais. Por conta disto, sua estrutura nanom?trica unidimensional (nanofios) vem recebendo muita aten??o, pelo seu potencial na fabrica??o de dispositivos que exijam alta condutividade el?trica e transpar?ncia ?ptica. Atualmente, existem diversos m?todos de s?nteses para a produ??o destes nanofios de prata, por?m o mais utilizado ? o processo poliol, por ser simples e de baixo custo. Diversos estudos demonstram a influ?ncia de diferentes par?metros do processo poliol (tempo de rea??o, temperatura e etc.) sobre a morfologia final dos nanofios. Assim, se faz necess?rio um protocolo bem definido de boas pr?ticas para a obten??o de fios longos e finos. O principal objetivo deste trabalho ? o desenvolvimento de um protocolo de baixo custo capaz de gerar nanofios com grandes comprimentos, atrav?s de altera??es nas vari?veis do processo poliol, como, por exemplo, varia??es no m?todo de adi??o do principal reagente da s?ntese, o nitrato de prata. Foi estudada a sua influ?ncia na morfologia final dos nanofios. Neste trabalho, os resultados finais apresentaram que nanofios de at? 40 ?m de comprimento foram produzidos pelo processo poliol, demonstrando a efic?cia da t?cnica desenvolvida e foram apresentadas as conclus?es acerca dos resultados atingidos.

Dispositivos baseados em eletrônica orgânica já estão presentes há vários anos no mercado com displays de OLEDs com alta definição de cores e contraste. Atualmente, essas telas são fabricadas com o uso de pequenas moléculas orgânicas depositadas por técnicas de evaporação a vácuo. A possibilidade de deposição dos materiais poliméricos em solução traz vantagens de fabricação com relação a custos e a velocidade de processamento, além de maiores escalas dimensionais. No entanto, diversos entraves técnicos ainda precisam ser superados para garantir desempenho e estabilidade de dispositivos eletrônicos e optoeletrônicos orgânicos. Neste sentido, este trabalho apresenta um equipamento de deposição roll-to-roll de proporções laboratoriais, com o intuito de servir de ponte entre o desenvolvimento acadêmico e as técnicas de produção industriais. Uma primeira versão do equipamento, já apresentado no trabalho de mestrado, foi agora modificado e atualizado com novas funcionalidades. Ele tornou-se mais completo e de operacionalidade mais eficiente, e foi utilizado para a deposição de várias camadas de dispositivos, incluindo a fabricação de eletrodos semitransparentes e da camada ativa de dispositivos luminescentes. Para solucionar as limitações do óxido de estanho e índio (principal condutor semitransparente atualmente) sobre substratos flexíveis, foi validado um eletrodo alternativo, através da síntese e aplicação de nanofios de prata e do polímero condutor PEDOT:PSS por diferentes técnicas de deposição. Também foi investigada a camada ativa de células eletroquímicas emissoras de luz (LEC), depositadas pela técnica slot-die, variando-se o polímero luminescente, de emissão azul, e o solvente utilizado. Por fim, foram fabricados dispositivos luminescentes do tipo LEC com diferentes arquiteturas e sobre diferentes substratos. O dispositivo final apresentado foi fabricado com eletrodos otimizados, depositados por spray com nanofios de prata e PEDOT:PSS, sendo os dois eletrodos semitransparentes. Com isso, obteve emissão em ambas as polaridades e em ambas as direções. / Devices based on organic electronics have been present for some years on the market with OLED displays with high color definition and contrast. Currently, these screens are manufactured using organic small molecules deposited by vacuum evaporation techniques. The possibility of deposition of polymeric materials in solution brings manufacturing advantages in terms of costs and processing speed, as well as larger dimensional scales. However, several technical barriers still need to be overcome to ensure performance and stability of organic electronic and optoelectronics devices. In this sense, this work presents roll-to-roll deposition equipment of laboratory proportions, in order to serve as a bridge between academic development and industrial production techniques. A first version of the equipment, already presented in the master\'s work, has now been modified and updated with new functionalities. It has become more complete and more operationally efficient, and has been used for the deposition of several layers of devices, including the manufacture of semitransparent electrodes and the active layer of luminescent devices. To solve the limitations of indium tin oxide (the main semitransparent conductor today) on flexible substrates, an alternative electrode was validated through the synthesis and application of silver nanowires and the PEDOT:PSS conductive polymer by different deposition techniques. It was also investigated the active layer of light-emitting electrochemical cells (LEC), deposited by the slot-die technique, varying the blue-emitting luminescent polymer and the solvent used. Finally, luminescent LEC devices were manufactured with different architectures and on different substrates. The final device presented was manufactured with optimized electrodes, deposited by spray with silver nanowires and PEDOT:PSS, the two electrodes being semi-transparent. With this, it obtained emission in both polarities and in both directions.

Dispositivos baseados em eletrônica orgânica já estão presentes há vários anos no mercado com displays de OLEDs com alta definição de cores e contraste. Atualmente, essas telas são fabricadas com o uso de pequenas moléculas orgânicas depositadas por técnicas de evaporação a vácuo. A possibilidade de deposição dos materiais poliméricos em solução traz vantagens de fabricação com relação a custos e a velocidade de processamento, além de maiores escalas dimensionais. No entanto, diversos entraves técnicos ainda precisam ser superados para garantir desempenho e estabilidade de dispositivos eletrônicos e optoeletrônicos orgânicos. Neste sentido, este trabalho apresenta um equipamento de deposição roll-to-roll de proporções laboratoriais, com o intuito de servir de ponte entre o desenvolvimento acadêmico e as técnicas de produção industriais. Uma primeira versão do equipamento, já apresentado no trabalho de mestrado, foi agora modificado e atualizado com novas funcionalidades. Ele tornou-se mais completo e de operacionalidade mais eficiente, e foi utilizado para a deposição de várias camadas de dispositivos, incluindo a fabricação de eletrodos semitransparentes e da camada ativa de dispositivos luminescentes. Para solucionar as limitações do óxido de estanho e índio (principal condutor semitransparente atualmente) sobre substratos flexíveis, foi validado um eletrodo alternativo, através da síntese e aplicação de nanofios de prata e do polímero condutor PEDOT:PSS por diferentes técnicas de deposição. Também foi investigada a camada ativa de células eletroquímicas emissoras de luz (LEC), depositadas pela técnica slot-die, variando-se o polímero luminescente, de emissão azul, e o solvente utilizado. Por fim, foram fabricados dispositivos luminescentes do tipo LEC com diferentes arquiteturas e sobre diferentes substratos. O dispositivo final apresentado foi fabricado com eletrodos otimizados, depositados por spray com nanofios de prata e PEDOT:PSS, sendo os dois eletrodos semitransparentes. Com isso, obteve emissão em ambas as polaridades e em ambas as direções. / Devices based on organic electronics have been present for some years on the market with OLED displays with high color definition and contrast. Currently, these screens are manufactured using organic small molecules deposited by vacuum evaporation techniques. The possibility of deposition of polymeric materials in solution brings manufacturing advantages in terms of costs and processing speed, as well as larger dimensional scales. However, several technical barriers still need to be overcome to ensure performance and stability of organic electronic and optoelectronics devices. In this sense, this work presents roll-to-roll deposition equipment of laboratory proportions, in order to serve as a bridge between academic development and industrial production techniques. A first version of the equipment, already presented in the master\'s work, has now been modified and updated with new functionalities. It has become more complete and more operationally efficient, and has been used for the deposition of several layers of devices, including the manufacture of semitransparent electrodes and the active layer of luminescent devices. To solve the limitations of indium tin oxide (the main semitransparent conductor today) on flexible substrates, an alternative electrode was validated through the synthesis and application of silver nanowires and the PEDOT:PSS conductive polymer by different deposition techniques. It was also investigated the active layer of light-emitting electrochemical cells (LEC), deposited by the slot-die technique, varying the blue-emitting luminescent polymer and the solvent used. Finally, luminescent LEC devices were manufactured with different architectures and on different substrates. The final device presented was manufactured with optimized electrodes, deposited by spray with silver nanowires and PEDOT:PSS, the two electrodes being semi-transparent. With this, it obtained emission in both polarities and in both directions.

Submitted by PPG Engenharia e Tecnologia de Materiais (engenharia.pg.materiais@pucrs.br) on 2018-08-23T14:01:45Z No. of bitstreams: 1 Sandro Fernandes Firmino_TESE.pdf: 4757608 bytes, checksum: 52ddad6a85c21dfa1d36627079848e04 (MD5) / Approved for entry into archive by Sheila Dias (sheila.dias@pucrs.br) on 2018-08-27T11:21:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Sandro Fernandes Firmino_TESE.pdf: 4757608 bytes, checksum: 52ddad6a85c21dfa1d36627079848e04 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-27T11:37:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sandro Fernandes Firmino_TESE.pdf: 4757608 bytes, checksum: 52ddad6a85c21dfa1d36627079848e04 (MD5) Previous issue date: 2018-08-20 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / This work proposes the development of a low cost protocol for the production of TCNTs based on silver nanowires (AgNWs) on rigid substrates, and the improvement of the deposition technique to obtain a higher layer homogeneous, aiming at the optimization of its optical and electrical properties. For this, silver nanowires with length and diameter control were produced, aiming to evaluate the influence of these parameters on the optical and electrical properties of TCTFs. The effects of thermal annealing on the morphology of AgNWs networks and on the electrical and optical properties of TCTFs were also investigated. Studies were carried out to improve the deposition technique to obtain more homogeneous films and, as a result of this study, a new deposition technique (VMCV - Vertical Controlled Mechanical Vibration) was developed with INPI (National Institute of Intellectual Property). Silver nanowires were synthesized through the polyol process, which uses a polymer (N-vinylpyrrolidone) (PVP) as the coating agent. The prepared solutions of AgNWs were deposited on rigid substrates (glass / silicon) for analysis of topological and chemical surfaces, resulting in a random network of nanowires. The networks of AgNWs were characterized by MEV-FEG, UV-Vis, XPS and DSC-TGA techniques. The effect of thermal annealing on the AgNWs networks was investigated by means of in situ measurements of the evolution of the electrical resistances, through the technique of two tips, on a hot plate with temperature control system. Our best results exhibit an optical transparency (~ 83% at 550 nm) equivalent to commercial metal oxide thin films (indium oxide-oxide, ITO or fluoride oxide and tin oxide, FTO) and sheet resistance of ~ 23 ? / ?. / Este trabalho tem como proposta o desenvolvimento de um protocolo de baixo custo para produ??o de TCTFs (Filmes Finos Condutores Transparentes) ? base de nanofios de prata (AgNWs) sobre substratos r?gidos, e o aperfei?oamento da t?cnica de deposi??o para a obten??o de uma camada homog?nea, visando ? otimiza??o de suas propriedades ?pticas e el?tricas. Para isto, foram produzidos nanofios de prata com controle de comprimento e di?metro, visando avaliar a influ?ncia destes par?metros sobre as propriedades ?pticas e el?tricas dos TCTFs. Tamb?m foram investigados os efeitos do recozimento t?rmico na morfologia das redes de AgNWs e sobre as propriedades el?tricas e ?pticas dos TCTFs. Foram realizados estudos para o aperfei?oamento da t?cnica de deposi??o para a obten??o de filmes homog?neos e, como resultado deste estudo, desenvolveu-se uma nova t?cnica de deposi??o (VMCV- Vibra??o Mec?nica Controlada Vertical) registrada junto ao INPI (Instituto Nacional de Propriedade Intelectual). Os nanofios de prata foram sintetizados atrav?s do processo poliol, que utiliza um pol?mero (N-vinilpirrolidona) (PVP) como o agente de cobertura. As solu??es preparadas de AgNWs foram depositadas sobre substratos r?gidos (vidro/sil?cio) para an?lises de superf?cies topol?gicas e qu?micas, resultando em uma rede aleat?ria de nanofios. As redes de AgNWs foram caracterizadas pelas t?cnicas MEV-FEG, UV-Vis, XPS e DSC-TGA. O efeito do recozimento t?rmico sobre as redes de AgNWs foi investigado por meio de medi??es in situ da evolu??o das resist?ncias el?tricas, atrav?s da t?cnica de duas pontas, sobre uma chapa quente com sistema de controle de temperatura. Nossos melhores resultados exibem uma transpar?ncia ?ptica (~ 83% a 550 nm) equivalente a das pel?culas finas de ?xido de metal comercial (?xido de ?ndio-?xido, ITO ou ?xido de fl?or e ?xido de estanho, FTO) e resist?ncia de folha de ~ 23 ?/?.

Submitted by Luíz Gustavo Simão Albano (luizgustavoalbano@gmail.com) on 2018-04-20T20:51:26Z No. of bitstreams: 1 TESE_ALBANO_LGS-23-02-2018.pdf: 13982901 bytes, checksum: 09610d28485aca4fecdd9833a5f43b00 (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Marlene Zaniboni null (zaniboni@bauru.unesp.br) on 2018-04-23T19:56:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 albano_lgs_dr_bauru.pdf: 13982901 bytes, checksum: 09610d28485aca4fecdd9833a5f43b00 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-23T19:56:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 albano_lgs_dr_bauru.pdf: 13982901 bytes, checksum: 09610d28485aca4fecdd9833a5f43b00 (MD5) Previous issue date: 2018-02-23 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Atualmente, a eletrônica baseada em materiais orgânicos vem ganhando visibilidade no cenário científico e tecnológico devido à alta flexibilidade mecânica e baixo custo desses materiais. A fabricação de dispositivos eletrônicos baseados em materiais orgânicos e técnicas de baixo custo é um desafio pertinente e atual. Os transistores merecem destaque por serem a base da tecnologia atual. Em especial, uma arquitetura vertical comumente conhecida como VOFET (Transistor Orgânico de Efeito de Campo em Arquitetura Vertical) vem sendo explorada nos últimos anos. Entretanto, um problema comum em VOFETs é o eletrodo intermediário, o qual deve ser permeável a campos elétricos e apresentar baixa resistência de folha utilizando técnicas com baixo custo de produção. Desta forma, na primeira parte deste trabalho é apresentado o desenvolvimento de um eletrodo intermediário baseado em nanofios de prata utilizando a técnica de baixo custo conhecida como Mayer rod-coating. Os eletrodos otimizados foram aplicados em dispositivos VOFETs, resultando em transistores com densidades de corrente de 2,5 mA/cm2 e razão on/off de 5x103, utilizando tensões de operação de até 2 V. Além dos semicondutores orgânicos comumente sintetizados, corantes naturais também vêm sendo explorados para aplicações em dispositivos eletrônicos. Dentre eles, a melanina desperta atenção por ser um pigmento natural encontrado em vários sistemas biológicos. No corpo humano a melanina é responsável por funções como pigmentação, fotoproteção e termoregulação. Suas características de transporte em função da umidade associada à sua alta biocompatibilidade, tem originado considerável interesse para aplicações em dispositivos eletrônicos. Apesar de suas vantagens, quando extraída in vivo a melanina apresenta considerável irregularidade estrutural e pouca solubilidade, sendo necessário o desenvolvimento de rotas sintéticas para a obtenção de filmes finos de qualidade. Assim, na segunda parte deste trabalho, foi explorada a obtenção de filmes finos de melanina para aplicações na eletrônica orgânica. Os resultados obtidos permitiram à aplicação desse material em transistores eletroquímicos. Além disso, um estudo considerando diferentes condições de umidade relativa e pHs permitiu mostrar que sua condutividade é governada pela reação de comproporcionamento. Na terceira parte deste trabalho, foi estudada a fabricação de filmes finos utilizando diferentes porcentagens de melanina em matrizes de álcool polivinílico, para simultâneas aplicações como filtros protetores de radiação ultravioleta e capacitores orgânicos transparentes. Os filmes finos fabricados apresentaram excelente desempenho contra os raios UVA, bloqueando 100 % dos raios incidentes, além de funcionar de forma simultânea como capacitores orgânicos transparentes utilizando nanofios de prata como eletrodos. A integração dos filtros com a eletrônica orgânica permite futuras aplicações desse sistema em janelas ópticas inteligentes. Na última parte deste trabalho, foi estudada a reticulação de cadeias poliméricas do álcool polivinílico através inserção da melanina com intuito de substituir o dicromato de amônio, tradicionalmente utilizado na de reticulação do polímero. Os resultados obtidos mostraram que os filmes finos com 0,5 % de melanina apresentaram uma redução na densidade de corrente de quase duas ordens de magnitude em comparação com os filmes finos de álcool polivinílico, comportamento similar quando a reticulação é realizada com dicromato de amônio. Os resultados obtidos neste trabalho mostram a possibilidade de fabricar dispositivos eletrônicos baseados em materiais orgânicos e técnicas de baixo custo. O uso da melanina mostra ser uma alternativa interessante, pois além de sua alta biocompatibilidade, este material pode desempenhar diferentes funções em dispositivos eletrônicos. / Currently, electronics based on organic materials has been acquiring visibility in the scientific and technological scenario due to the high mechanical flexibility and low-cost of these materials. The fabrication of electronic devices based on organic materials and low-cost techniques is a relevant and current challenge. Transistors deserve attention because they are the base of our current technology. In particular, a vertical architecture commonly known as VOFET (Vertical Organic Field Effect Transistor) has been explored in recent years. However, a common issue in VOFET structure is the intermediate electrode, which must be permeable to electric fields with low sheet resistance using low-cost production techniques. Thus, in the first part of this work, the development of an intermediate electrode based on silver nanowires using the low-cost technique known as Mayer rod-coating is presented. The optimized electrodes were applied in VOFETs, resulting in devices with current densities of 2.5 mA/cm2 and on/off ratio of 5x103, using operating voltages up to 2 V. Apart from to the organic semiconductors commonly synthesized, natural dyes are also being explored in organic electronics. Among them, melanin deserves attention because it is a natural pigment found in several biological systems. In the human body melanin is responsible for functions such as pigmentation, photoprotection and thermoregulation. The humidity-dependent electrical response associated with the high biocompatibility has provided considerable interest for applications in electronic devices. However, melanin when extracted in vivo presents considerable structural irregularity and low solubility. In this way, the development of synthetic routes to obtain thin films with quality has been considered. Thus, in the second part of this work, the fabrication of melanin thin films was explored for applications in organic electronics. The results obtained allowed the application of melanin thin films in electrochemical transistors. In addition, a study considering different conditions of relative humidity allowed observe that its electronic conductivity is governed by the comproportionation reaction. In the third part of this work, the fabrication of poly(vinyl alcohol) thin films with different percentages of melanin were studied for simultaneously applications as ultraviolet filters and transparent organic capacitors. The thin films fabricated presented good performance against UVA radiation, blocking 100 % of the incident rays and working as transparent organic capacitors using silver nanowires as electrode. The integration of the filters with organic electronics allows future applications of this system in smart windows. In the last part of this work, the crosslinking of poly(vinyl alcohol) polymer chains through melanin incorporation was studied in order to replace ammonium dichromate. Ammonium dichromate is traditionally used in the poly(vinyl alcohol) crosslinking process. The results showed that the thin films with 0.5 % of melanin presented a reduction factor of almost 100 in current density when compared to the neat thin films, similar behavior when the crosslinking is performed with inorganic materials. The results obtained in this work showed the possibility to fabricate electronic devices based on organic materials and low-cost techniques. In addition, the use of melanin is an interesting alternative due to the fact that this material has high biocompatibility and can perform different functions in electronic devices. / FAPESP: 13/09963-6 / FAPESP: 13/07296-2 / FAPESP: 14/25332-9