Ionômeros são polímeros carregados que possuem uma variedade de propriedades elétricas e que recentemente vêm sendo aplicados como camadas de transporte em dispositivos poliméricos. Em particular, camadas ultrafinas de ionômeros são depositadas entre o eletrodo e o polímero eletrônico em OLEDs para aumentar a eficiência da injeção de cargas. Entretanto o sucesso desta aplicação envolve fenômenos de armazenamento e mecanismos de transportes de cargas dentro do ionômero que ainda não são claramente entendidos. Neste trabalho foi utilizada a técnica da corrente despolarização termoestimulada (TSDC) com o propósito de esclarecer alguns efeitos relacionados a esse fenômeno. Nós utilizamos o poliestireno sulfonado (X-SPS) com lítio (X = Li) ou potássio (X = K) como contraíon. Foram obtidos filmes ultrafinos com 50 nm de espessura por spincoating obtendo a estrutura metal-polímero-metal para estudo, tendo como metal o alumínio. A técnica de TSDC consiste no aquecimento de uma amostra previamente polarizada a um taxa de aquecimento constante e a corrente de despolarização é medida em função da temperatura da amostra. Os resultados experimentais mostraram que cada termograma apresenta dois picos, sendo que um dos deles mostrou-se fortemente dependente das condições de polarização, ou seja, dependendo da temperatura de polarização e da intensidade do campo de polarização. Os picos foram estudados através da cinética de primeira ordem para a dinâmica de armazenamento e transporte, e dos ajustes teórico-experimental foram obtidos importantes parâmetros, tal como, a energia de ativação e concentração de espécies ativas. / Ionomers are charged polymers that exhibit a great variety of electrical properties and more recently they have been applied as transport layers at polymer devices. In particular, thin films of ionomer have been deposited between the electrodes and the electronic polymers in OLEDs to improve the efficiency of the charge injection. Despite the success of such application, the involved phenomena related to the charge storage and transport mechanisms inside the ionomer thin layer are not clear yet. In this work we used thermal stimulated depolarization current technique (TSDC) with the purpose to elucidate such phenomena. We used for this a sulfonated polystyrene (X-SPS) having lithium (X = Li) or potassium (X = K) as cation counter-ions, and we make structure of metal-polymer-metal in which the polymer is a thin film of SPS, at about 50 nm thick and deposited by spincoating, having aluminum as metal. TSDC technique consists of warm up a previously polarized sample at a constant rate of heating and measure the depolarization current in function of the temperature. The experimental results showed that each thermogram presents two peaks, one of them very dependent on the polarization conditions, i. e., it depends on the polarization temperature and the intensity of the polarization bias. The peaks were studied by considering first order trapping-detrapping (or dipole relaxation) kinetics, from which important parameters, as the activation energy, were obtained.

Ionômeros são polímeros carregados que possuem uma variedade de propriedades elétricas e que recentemente vêm sendo aplicados como camadas de transporte em dispositivos poliméricos. Em particular, camadas ultrafinas de ionômeros são depositadas entre o eletrodo e o polímero eletrônico em OLEDs para aumentar a eficiência da injeção de cargas. Entretanto o sucesso desta aplicação envolve fenômenos de armazenamento e mecanismos de transportes de cargas dentro do ionômero que ainda não são claramente entendidos. Neste trabalho foi utilizada a técnica da corrente despolarização termoestimulada (TSDC) com o propósito de esclarecer alguns efeitos relacionados a esse fenômeno. Nós utilizamos o poliestireno sulfonado (X-SPS) com lítio (X = Li) ou potássio (X = K) como contraíon. Foram obtidos filmes ultrafinos com 50 nm de espessura por spincoating obtendo a estrutura metal-polímero-metal para estudo, tendo como metal o alumínio. A técnica de TSDC consiste no aquecimento de uma amostra previamente polarizada a um taxa de aquecimento constante e a corrente de despolarização é medida em função da temperatura da amostra. Os resultados experimentais mostraram que cada termograma apresenta dois picos, sendo que um dos deles mostrou-se fortemente dependente das condições de polarização, ou seja, dependendo da temperatura de polarização e da intensidade do campo de polarização. Os picos foram estudados através da cinética de primeira ordem para a dinâmica de armazenamento e transporte, e dos ajustes teórico-experimental foram obtidos importantes parâmetros, tal como, a energia de ativação e concentração de espécies ativas. / Ionomers are charged polymers that exhibit a great variety of electrical properties and more recently they have been applied as transport layers at polymer devices. In particular, thin films of ionomer have been deposited between the electrodes and the electronic polymers in OLEDs to improve the efficiency of the charge injection. Despite the success of such application, the involved phenomena related to the charge storage and transport mechanisms inside the ionomer thin layer are not clear yet. In this work we used thermal stimulated depolarization current technique (TSDC) with the purpose to elucidate such phenomena. We used for this a sulfonated polystyrene (X-SPS) having lithium (X = Li) or potassium (X = K) as cation counter-ions, and we make structure of metal-polymer-metal in which the polymer is a thin film of SPS, at about 50 nm thick and deposited by spincoating, having aluminum as metal. TSDC technique consists of warm up a previously polarized sample at a constant rate of heating and measure the depolarization current in function of the temperature. The experimental results showed that each thermogram presents two peaks, one of them very dependent on the polarization conditions, i. e., it depends on the polarization temperature and the intensity of the polarization bias. The peaks were studied by considering first order trapping-detrapping (or dipole relaxation) kinetics, from which important parameters, as the activation energy, were obtained.

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / In this work we present the synthesis and optic characterization of sulfonated polystyrene films (PSS) doped with ions of neodymium (Nd). The synthesis has a low cost and a simple route. The used dopant was the neodymium nitrate. The maximum incorporation of ions Nd3+ in the matrix, gotten in the synthesis of the films, was around 14.0 %. The absorption spectra in UV-Vis-NIR of the films of Nd-PSS had presented the characteristic bands for neodymium in aqueous solution. The FTIR spectra had presented a significant widening of the bands in relation to the sulfonated polystyrene spectrum. In this same spectrum occurs a great change in the form of line of the Nd-PSS film in the region below of 1400 cm-1 referring to the vibration of linking N-O. The films measured by Raman spectroscopy have presented the same intensity and localization of the peaks, independently of the region of incidence of the laser in the film. The analysis of these spectra demonstrates the overlapping of the bands: stretching of linking S-O, anti-symmetrical stretching of nitrate and the fold is of the plan of linking N-O. This fact proves the doping of the H-PSS and that the Nd07 film (contends the precursory neodymium solution 0.7 mol/L) is of higher concentration. The luminescence spectrum in UV-Vis region had shown that when the PSS polymer matrix is doped a blue shift is observed. The luminescence spectra excited in 458 nm (absorption band of the HPSS) and in 514 nm (absorption band of the Nd3+ ion) indicate, respectively, that it has an aiding of the emission around 520 nm (green) and of 610 nm (orange). The spectra of selective excitement show that it has an overlapping of the bands of excitement of the PSS with the Nd-PSS, when the wavelength of excitement varies of 400 until 500 nm. The bands of the Nd-PSS became wider and are more definite. The films of Nd- PSS present an intense emission in the infrared in 1076 nm (radiative transition 4F3/2®4I11/2). It was not observed dependence with the concentration in all spectra done. The factor of spectroscopic quality of the Nd11 film, gotten for the parameters of Judd-Ofelt, indicates that the domain of the transistion occurs in 4F3/2 ® 4I11/2 (1076 nm), proving with the results of the measures made in the photoluminescence in the infra-red. This confirms that the Nd11 film is an excellent candidate to be used in optic devices. / Nesse trabalho apresentamos a síntese e caracterização óptica de filmes de poliestireno sulfonado (PSS) dopados com íons de neodímio (Nd), utilizando uma rota sintética simples e de baixo custo. O dopante utilizado foi o nitrato de neodímio. A incorporação máxima de íons Nd3+ na matriz, obtida na síntese dos filmes, ficou em torno de 14,0 %. Os espectros de absorção no UV-Vis-NIR dos filmes de Nd-PSS apresentaram as bandas características para o neodímio em solução aquosa. Os espectros de FTIR apresentaram um alargamento significativo das bandas em relação ao espectro de poliestireno sulfonado. Nesse mesmo espectro ocorre uma grande mudança na forma de linha do filme Nd-PSS na região abaixo de 1400 cm-1 referente à vibração da ligação N-O. Os filmes medidos por espectroscopia Raman apresentaram a mesma intensidade e localização dos picos, independentemente da região de incidência do laser na amostra. A análise desses espectros demonstra a superposição das bandas de: estiramento da ligação S-O, estiramento assimétrico do nitrato e a dobra fora do plano da ligação N-O. Esse fato comprova a dopagem do H-PSS e que o filme Nd07 (contendo a solução precursora de neodímio 0,7 mol/L) é o mais concentrado. Os espectros de luminescência no UV-Vis mostraram que quando se dopa a matriz polimérica PSS ocorre um deslocamento para o azul. Os espectros de luminescência com excitações em 458 nm (banda de absorção do H-PSS) e em 514 nm (banda de absorção do íon Nd3+) indicam que há um favorecimento da emissão em torno de 520 nm (verde) e de 610 nm (alaranjado), respectivamente. Os espectros de excitação seletiva mostram que há uma superposição das bandas de excitação do PSS com o Nd-PSS, quando o comprimento de onda de excitação varia de 400 até 500 nm. Acima de 500 nm, as bandas do Nd-PSS se alargam e ficam mais definidas. Os filmes de Nd-PSS apresentam uma intensa emissão no infravermelho em 1076 nm (transição radiativa 4F3/2®4I11/2). Não foi observada nenhuma dependência com a concentração em todos os espectros realizados. O fator de qualidade espectroscópica do filme Nd11, obtido pelos parâmetros de Judd-Ofelt, indica que ocorre o domínio da transição 4F3/2 ® 4I11/2 em 1076 nm, corroborando com os resultados das medidas feitas via fotoluminescência e infravermelho. Isso confirma que o filme Nd11 é um ótimo candidato para ser usado em dispositivos ópticos. / Mestre em Física

The presents study results of the addition of sulfonated polystyrene, derived from discarded plastic cups as additive in mortars. The mortar were studied with polystyrene content of 0.0, 0.2, 0.6, 1.0 and 1.4% (relative to the mass of cement). CPV - ARI Portland cement and sand washed were used at rate 1:4 by weight. It was determined consistency index, water retention, water absorption, void index, static modulus of elasticity, compressive strength, tensile strength in bending and adhesion. The mortar modified with the additive showed increase in the porosity, tensile strength in bending, adhesion, plastic capacity and water retention. Furthermore the use of polystyrene leads to decrease in the density, the modulus of elasticity and in the capillary water absorption with increasing content of sulfonated polystyrene, which may indicate that even by increasing the number pores in the mortar, the pores are not communicated among themselves and the polymeric film had contributed for the mechanical properties. / O trabalho apresenta resultados do estudo da adição de poliestireno sulfonado, oriundo de copos plásticos descartados, como aditivo em argamassas. Foram analisadas argamassas com os teores de poliestireno de 0,0; 0,2; 0,6; 1,0 e 1,4% em relação à massa de cimento. Foi utilizado o cimento Portland CPV - ARI e areia lavada no traço 1:4 em massa. Para se avaliar a influência da adição de poliestireno nas propriedades das argamassas determinouse índice de consistência, retenção de água, absorção de água, índice de vazios, módulo estático de elasticidade, resistência à compressão, resistência à tração na flexão e resistência potencial de aderência à tração. Em relação à argamassa sem aditivo a argamassa modificada demonstrou aumento na resistência de aderência à tração, resistência a tração na flexão, porosidade, absorção de água, retenção de água e consistência. No entanto, o aumento do teor de poliestireno sulfonado leva à uma redução do módulo de elasticidade, da massa específica e da absorção de água por capilaridade, o que pode indicar que mesmo aumentando o número de poros na argamassa, estes poros não são intercomunicáveis e o filme polimérico contribui para o incremento das propriedades mecânicas, especialmente à tração. / Mestre em Engenharia Civil