Orientadora: Profa. Dra. Leni Akcelrud / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduaçao em Engenharia - PIPE. Defesa: Curitiba, 18/03/2013 / Bibliografia: fls. 113-124 / Área de concentraçao: Engenharia e Ciencia de Materiais / Resumo: A variação das propriedades físicas e eletrônicas geradas pela inserção de grupamentos doadores e aceptores de diferentes eletroafinidades na cadeia polimérica foi investigada através da síntese de copolímeros conjugados contendo fluoreno e as unidades heterocíclicas etilenodioxitiofeno (EDOT), tiofeno (TH) e benzotiadiazol (Bz), em duas formas de encadeamento: na primeira os comonômeros foram dispostos de maneira alternada formando as estruturas P(FEd), P(FTh) e P(FBz), e na segunda os pares constituintes da primeira séria foram conectados de forma aleatória formando as estruturas: P(FEd - FTh) e P(FEd - FBz), onde os pares conservaram a mesma proporção empregada na síntese (1:1). Assim, tanto a natureza química como a configuração estrutural foram variadas de maneira sistemática. O efeito destas variações sobre as propriedades eletro-ópticas foi investigado através de medidas térmicas, ópticas, eletroluminescentes, eletroquímicas e fotovoltaicas dos materiais. Os copolímeros alternados apresentaram melhor desempenho fotovoltaico, em comparação com os aleatórios, e o oposto foi verificado em relação às propriedades de eletroluminescência, o que foi atribuído a diferenças no nível de organização macromolecular. Contrariamente ao esperado, os copolímeros com configuração doador-aceptor (D- A) e os aleatórios, com menor gap não apresentaram o melhor desempenho fotovoltaico. Este resultado foi discutido levando-se em consideração morfologia, massa molar, intensidade de absorção e ordenamento macromolecular. O copolímero alternado P(FBz) não apresentou atividade eletroluminescente detectável, provavelmente devido a sua baixa intensidade de absorção. / Abstract: The variation of the physical and electronic properties brought about by the insertion of donor/acceptor groups of different electroaffinities in a polymer backbone were investigated through the synthesis of conjugated copolymers containing fluorene and the following heterocyclic units: ethylenedioxythiophene (EDOT), thiophene (Th) and benzothiadiazole (Bz), in two different enchainments: In the first the comonomers were placed in an alternated way forming the structures P(FEd), P(FTh) and P(FBz), and in the second the building pairs of the first series were connected in a random configuration, forming the structures P(FEd - FTh) and P(FEd - FBz) in which the pairs were present in the same ratio as in the synthesis monomer feed (1:1). This way either the chemical nature as the monomer distribution along the chain were systematically varied.The effect of these variations upon the electro-optical properties was investigated through thermal, optical, electroluminescent, electrochemical and photovoltaic measurements. The alternated copolymers presented better photovoltaic performance as compared to the random ones, and the opposite was verified for the electroluminescent properties, which was assigned to differences at the organization level. Differently of the anticipated behavior, the alternate copolymers with lower gap and donor/acceptor (D-A) character were not the better photovoltaic materials.This result was discussed taking into account the morphology, molar mass, absorption intensity and macromolecular organization. The alternated copolymer P(FBz) did not show any detectable electroluminescence probably due to its low absorption intensity.

Made available in DSpace on 2015-06-17T19:33:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-02-18. Added 1 bitstream(s) on 2015-06-18T12:47:58Z : No. of bitstreams: 1 000829879.pdf: 1110174 bytes, checksum: faddfc2ef00d63d27efcfd13a796cccc (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Desde a descoberta das propriedades eletrônicas de materiais poliméricos orgânicos sintéticos, várias pesquisas foram feitas a fim de desenvolver dispositivos eletrônicos e optoeletrônicos, como transistores de efeito de campo, diodos emissores de luz, células eletroquímicas emissoras de luz, células solares e sensores. A motivação para essas pesquisas tem sido algumas características específicas dos materiais orgânicos como a flexibilidade, dispositivos de espessura ultra-finos, baixo custo e fácil processamento. Este trabalho teve como objetivo estudar e caracterizar a blenda polimérica formada pelo polímero condutor Poli(3,4-etilenodioxitiofeno):Poli(estirenosulfonado) (PEDOT:PSS) e o polímero isolante Poli(álcool vinílico) (PVA). As amostras foram caracterizadas por técnicas espectroscópicas (UV-Vis), morfológicas (AFM) e medidas elétricas AC e DC. A blenda (PEDOT:PSS/PVA) composta por (40/60), respectivamente, apresentou um material percolado, na qual a condutividade cresce linearmente com a concentração do polímero condutor. Os resultados mostraram que o transporte de carga nas blendas pode ser bem descrito pelo modelo Variable Range Hopping (VRH-3D). Amostras com concentrações inferiores a 10% em massa de PEDOT:PSS na blenda apresentaram separação de fase entre os polímeros constituintes, levando a dois processos de condução elétrica distintos, um predominante através da matriz isolante (PVA) e outro através de ilhas constituídas pelo polímero condutor (PEDOT:PSS). Da caracterização óptica da blenda, para aplicações como eletrodo transparente, obteve-se filmes com alta condutividade elétrica e baixo coeficiente de absorção óptico, para concentrações próximas a 30% de PEDOT:PSS. A composição da blenda (PEDOT:PSS/PVA) com as micro partículas de Zn2SiO4:Mn, para aplicação em dispositivos EL, resultou em dispositivos emissores de luz com pico de emissão em 530 nm e pureza de cor de 88% / Since the discovery of the electronic properties of synthetic organic polymeric materials, several studies have been made to develop electronic and opto-electronics devices such as field effect transistors, light emitting diodes, light emitting electrochemical cells, solar cells and sensors. The motivation for this research was some specific features of organic materials such as flexibility, ultra-thin thickness, low cost and easy processing for application as transparent electrode in organic devices. This work aimed to study and characterize the polymer blend formed by the conductive polymer poly (3,4-ethylenedioxythiophene): poly (estirenosulfonado) (PEDOT:PSS) and the insulating polymer poly (vinyl alcohol) (PVA). The samples were characterized by spectroscopic techniques (UV-Vis), morphological (AFM) and electrical measurements AC and DC. The blend (PEDOT:PSS/PVA) containing (40/60), respectively, resulted in a percolated material, wherein the conductivity increases linearly with the concentration of conductive polymer. The results showed that the charge transport in the blends can be well described by the Variable Range Hopping (VRH-3D) model. Samples with concentrations below 10% by weight of PEDOT:PSS in the blend showed phase separation of the constituent polymers, resulting in two distinct electrical conduction processes, a predominant via the insulating matrix (PVA) and a second via islands formed by the polymer conductor (PEDOT:PSS). Optical characterization of the blend, for applications as transparent electrode, reveals that high electrical conductivity and low coefficient of optical absorption is obtained for concentrations close to 30% of PEDOT:PSS. The composition of the blend (PEDOT:PSS/PVA) with micro particles of Zn2SiO4:Mn, results in light emitting devices with emission peak at 530 nm and color purity of 88% / FAPESP: 2012/01624-5

Orientador : Prof. Dr. Marcio Vidotti / Co-orientadora : Profª Drª Izabel C. Riegel-Vidotti / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química. Defesa: Curitiba, 24/02/2015 / Inclui referências : f. 111-131 / Área de concentração : Físico-Química / Resumo: Um dos focos principais de interesse da química e o estudo das propriedades dos materiais formados por misturas de varias substancias. Este interesse se deve muitas vezes ao fato de que unindo dois ou mais compostos é possível conseguir um material com propriedades diferentes ou melhores que os materiais individualmente separados. Os compósitos desempenham exatamente essa possibilidade. Diante disso o desenvolvimento de compósitos poliméricos e largamente investigado. O sinergismo entre os polímeros condutores e os naturais podem gerar diferentes aplicações, desde o desenvolvimento de nervos e músculos artificiais, sensores e biossensores, tintas para a prevenção a corrosão, além de dispositivos de liberação controlada. O polímero condutor mais estudado e a polianilina. Este polímero e insolúvel em meio aquoso e infusível devido a rigidez de sua cadeia, isto e um problema quando o objetivo e a aplicação em larga escala. No entanto, diversas pesquisas vem sendo realizadas no sentido de superar essa dificuldade, sendo uma das alternativas a obtenção de dispersões coloidais. Diversos polímeros podem ser usados para a estabilizacao, no entanto a vantagem de se usar um polímero natural reside no fato de que se pode obter um material que mantenha a alta atividade eletroquímica do polímero condutor e ao mesmo tempo apresente boa processabilidade, biodegradabilidade, alta solubilidade em agua e, especialmente baixa toxicidade. Diante disso esta tese tem como objetivo a obtenção de um material compósito utilizando a polianilina estabiliza com goma arábica (GA). A (GA) e um hidrocoloide com capacidade emulsificante, possui sítios hidrofílicos (polissacarídeo) e hidrofóbicos (parte proteica), os sítios hidrofóbicos servem como ancoragem para a formação da polianilina e posterior estabilização evitando a precipitação da polianilina. A síntese destes compósitos foi realizada por método químico. O material resultante foi dialisado precipitado por centrifuga e seco. Os resultados das sinteses e estudos cinéticos com diferentes proporções de GA/anilina demonstram que a sintese e autocatalizada formando um material nanocompósito solúvel em agua com morfologias diferentes demostradas por microscopia de transmissão. Analises por UV-Vis mostram as principais bandas características da polianilina, e a presenca de elétrons desemparelhados (polarons) também foi confirmada por EPR. Analises realizadas por Infravermelho sugeriram a presença nos compósitos tanto de GA quanto de polianilina interagindo por meio de ligações de hidrogênio. Espectros Raman evidenciaram principalmente polianilina condutora. Todos os compósitos obtidos apresentaram eletroatividade com destaque para a amostra com maior quantidade de anilina na síntese. Utilizando os materiais redispersos em meio aquoso, foram modificados eletrodos de ITO por casting, layer by layer e eletroforese, sendo que as ultimas duas técnicas produziram os melhores resultados eletroquímicos e eletrocrômicos. Verificamos que mudando a proporção GA/anilina no inicio da síntese podem-se obter diferentes morfologias com compósitos solúveis e eletroativos. Palavras chave: Nanocompositos, poli(anilina), goma arábica. / Abstract: A major focus of interest of chemistry is the study of materials properties formed by mixtures of various substances. This concern is often due to the fact that by joining two or more compounds can achieve a material with different properties or better than the materials individually separated.Composites make exactly this possibility. Therefore the development of polymer composites is widely investigated. Synergism between conductive polymers and natural polymers can generate different applications, since the development of artificial nerves and muscles, sensors and biosensors, paints for corrosion prevention, and controlled release devices. The most studied conductive polymer is polyaniline. This polymer is insoluble and infusible in aqueous medium due to the rigidity of the chain, this is a problem when the objective is the large-scale application. However, several studies have been performed to overcome this difficulty, an alternative is to obtain colloidal dispersions. Many polymers can be used for stabilization, but the advantage of using a natural polymer lies in the fact that one can obtain a material that maintains high electrochemical activity of the conductive polymer and at the same time presenting good processability, biodegradability, high water solubility and especially low toxicity. Therefore, this thesis aims to obtain a composite using poly(aniline) stabilized with gum arabic (GA). The (GA) is a hydrocolloid with emulsifying capacity, has hydrophilic sites (polysaccharide) and hydrophobic sites (protein part), hydrophobic sites serve as anchoring for the formation of polyaniline and subsequent stabilization, preventing the poly(aniline) precipitation. The synthesis of these composites was conducted by chemical methods. The resulting material was dialyzed, precipitated by centrifugation and dried. The results of the synthesis and kinetics studies show that the synthesis is self-catalyzed with different proportions of GA/aniline forming a nanocomposite water-soluble material with different morphologies noted by transmission microscopy. UV-Vis analyzes show the main characteristic bands of polyaniline and the presence of unpaired electrons (polarons) was also confirmed by EPR. FTIR suggest the presence in the composites, both the GA as polyaniline interacting by hydrogen bonds. Raman spectra showed mainly conductive polyaniline. All composites obtained exhibited electroactivity highlighting the obtained sample with the highest amount of aniline in the synthesis. Using the redispersed materials in an aqueous medium, ITO electrodes were modified by casting, layer by layer and electrophoresis, the last two techniques produced the best electrochemical and electrochromic results. We found that changing the GA/aniline ratio in the beginning of the synthesis can be obtained different morphologies and soluble electroactive composites. Keywords: nanocomposites, poly(aniline), gum arabic.

Orientador : Profª. Drª. Leni Akcelrud / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química. Defesa: Curitiba, 12/06/2015 / Inclui referências : f. 94-99 / Área de concentração : Físico-Química / Resumo: A modificação da capacidade doadora e retiradora de elétrons em copolímeros conjugados do tipo doador-aceptor (D-A) permite a concepção de novos materiais, com melhores propriedades elétricas e ópticas. Estes têm sido aplicados com sucesso em dispositivos fotovoltaicos do tipo heterojunção, e recentemente, grandes avanços na eficiência de conversão fotovoltaica (PCE) foram alcançados. Em 2006, Scharber propôs uma regra para obter valores de PCE superiores a 10%, otimizando simultaneamente a banda proibida (band gap) e os níveis de fronteira do material doador. Adicionalmente, o material doador deve apresentar um band gap menor que 1,6 eV e um nível LUMO com -4,0 eV, utilizando o [6,6]-fenil-C61-ácido butírico-metil éster (PCBM) como carreador de cargas negativas. Neste sentido, os cálculos teóricos podem ter grande utilidade, porque são capazes de descrever materiais já sintetizados e outros ainda não produzidos. O trabalho teórico realizado foi dividido em duas etapas. Primeiramente, dois fatores foram analisados: os efeitos espectroscópicos causados pela inserção de uma dupla ligação, entre unidades conjugadas D-A, e o segundo fator mostrou os efeitos espectroscópicos que podem ser obtidos a partir de copolímeros bloco, contendo um segmento em comum. Os resultados obtidos foram comparados com resultados experimentais disponíveis. Na segunda etapa, foi descrita uma correlação entre os níveis de energia de fronteira de 65 unidades conjugadas encontradas na literatura. Vinte e duas combinações, baseadas nas unidades benzo-bis(tiadiazol) e tetrazina foram selecionadas, devido à sua boa correlação com a aproximação de Scharber, e seus copolímeros relacionados foram investigados teoricamente. O método DFT com o funcional B3LYP e conjunto de função de base 6-311g(d,p) foi aplicado para obter as geometrias otimizadas dos oligômeros, bem como as energias dos orbitais de fronteira. As propriedades ópticas, como forças de oscilador, foram estimadas pelas aproximações TDDFT e INDO/S. Baseado nos resultados, foi possível predizer o PCE de 22 copolímeros simulados. Os resultados dos cálculos indicam que vários polímeros investigados mostraram valores de eficiência entre 9-10%. Todos os cálculos foram realizados no programa Gaussian 09. Palavras chave: polímeros conjugados, cálculos teóricos, eficiência fotovoltaica. / Abstract: Modifying the electron-withdrawing capability in donor?acceptor (D-A) conjugated copolymers, allows designing new polymers with better electrical and optical properties. These D-A materials have been successfully applied in bulk heterojunction solar cell devices, and recently a great progress in the enhancement of conversion efficiencies (PCE) has been achieved. In 2006, Scharber proposed a design rule to obtain PCE values over 10%, optimizing the band gap and orbital energy levels of the donor material, simultaneously. In addition, the donor material should present a band gap lower than 1,6 eV and a LUMO level around -4 eV, using phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PCBM) as acceptor. In this context, theoretical calculations are a useful tool to describe properties of materials before and after synthesis. In order to attain such purpose, the work was divided into two steps. Firstly, two factors were analyzed: the influence of the insertion of a double bond, between the conjugated units of the D-A copolymer. The second factor was the spectroscopic effects that can be obtained from block copolymers, containing a common segment. The results were compared with available experimental ones. In the other step, it a correlation between the frontier orbitals energies of 65 conjugated structures from the literature was described, generating 2080 possible pair combinations. Twenty e two combinations based on benzo-bis(thiadiazole) and tetrazine conjugated units were selected from those due their good correlation with Scharber's approach, and their simulated copolymers were investigated. The DFT method using the B3LYP functional and 6-311g (d,p) basis set were applied to obtain the optimized oligomers geometries, as well the related frontier orbitals energies. The optical properties, as oscillator strengths, were estimated by TDDFT and INDO/S approximations. Based on the results, it was possible to predict the PCE of the twenty two simulated copolymers. The results of calculations indicated that several polymers investigated showed the predicted PCE between 9-10%. All calculations were performed using GAUSSIAN 09 program. Keywords: conjugated polymers, theoretical calculations, photovoltaic efficiency.

Orientador: Dantes Luis Chinaglia / Banca: Neri Alves / Banca: José Antonio Malmonge / Resumo: Desde a descoberta das propriedades eletrônicas de materiais poliméricos orgânicos sintéticos, várias pesquisas foram feitas a fim de desenvolver dispositivos eletrônicos e optoeletrônicos, como transistores de efeito de campo, diodos emissores de luz, células eletroquímicas emissoras de luz, células solares e sensores. A motivação para essas pesquisas tem sido algumas características específicas dos materiais orgânicos como a flexibilidade, dispositivos de espessura ultra-finos, baixo custo e fácil processamento. Este trabalho teve como objetivo estudar e caracterizar a blenda polimérica formada pelo polímero condutor Poli(3,4-etilenodioxitiofeno):Poli(estirenosulfonado) (PEDOT:PSS) e o polímero isolante Poli(álcool vinílico) (PVA). As amostras foram caracterizadas por técnicas espectroscópicas (UV-Vis), morfológicas (AFM) e medidas elétricas AC e DC. A blenda (PEDOT:PSS/PVA) composta por (40/60), respectivamente, apresentou um material percolado, na qual a condutividade cresce linearmente com a concentração do polímero condutor. Os resultados mostraram que o transporte de carga nas blendas pode ser bem descrito pelo modelo Variable Range Hopping (VRH-3D). Amostras com concentrações inferiores a 10% em massa de PEDOT:PSS na blenda apresentaram separação de fase entre os polímeros constituintes, levando a dois processos de condução elétrica distintos, um predominante através da matriz isolante (PVA) e outro através de ilhas constituídas pelo polímero condutor (PEDOT:PSS). Da caracterização óptica da blenda, para aplicações como eletrodo transparente, obteve-se filmes com alta condutividade elétrica e baixo coeficiente de absorção óptico, para concentrações próximas a 30% de PEDOT:PSS. A composição da blenda (PEDOT:PSS/PVA) com as micro partículas de Zn2SiO4:Mn, para aplicação em dispositivos EL, resultou em dispositivos emissores de luz com pico de emissão em 530 nm e pureza de cor de 88% / Abstract: Since the discovery of the electronic properties of synthetic organic polymeric materials, several studies have been made to develop electronic and opto-electronics devices such as field effect transistors, light emitting diodes, light emitting electrochemical cells, solar cells and sensors. The motivation for this research was some specific features of organic materials such as flexibility, ultra-thin thickness, low cost and easy processing for application as transparent electrode in organic devices. This work aimed to study and characterize the polymer blend formed by the conductive polymer poly (3,4-ethylenedioxythiophene): poly (estirenosulfonado) (PEDOT:PSS) and the insulating polymer poly (vinyl alcohol) (PVA). The samples were characterized by spectroscopic techniques (UV-Vis), morphological (AFM) and electrical measurements AC and DC. The blend (PEDOT:PSS/PVA) containing (40/60), respectively, resulted in a percolated material, wherein the conductivity increases linearly with the concentration of conductive polymer. The results showed that the charge transport in the blends can be well described by the Variable Range Hopping (VRH-3D) model. Samples with concentrations below 10% by weight of PEDOT:PSS in the blend showed phase separation of the constituent polymers, resulting in two distinct electrical conduction processes, a predominant via the insulating matrix (PVA) and a second via islands formed by the polymer conductor (PEDOT:PSS). Optical characterization of the blend, for applications as transparent electrode, reveals that high electrical conductivity and low coefficient of optical absorption is obtained for concentrations close to 30% of PEDOT:PSS. The composition of the blend (PEDOT:PSS/PVA) with micro particles of Zn2SiO4:Mn, results in light emitting devices with emission peak at 530 nm and color purity of 88% / Mestre

Orientador: Francisco Carlos Lavarda / Banca: Luiz Carlos da Silva Filho / Banca: Julio Ricardo Sambrano / Banca: Paula Homem de Mello / Banca: Mauricio Domingues Coutinho Neto / Resumo: Materiais orgânicos vêm sendo utilizados em diversos tipos de dispositivos eletrônicos e optoeletrônicos, sendo um dos destaques seu uso em células solares. Atualmente, células solares que utilizam materiais orgânicos na camada ativa já atingem eficiências em torno de 12% na conversão da energia solar em elétrica. Apesar destes materiais apresentarem vantagens em relação ao custo do produto final e processamento comparado aos inorgânicos, a comunidade científica ainda se depara com problemas relacionados às propriedades intrínsecas, como por exemplo, baixa estabilidade à oxidação e energias de bandgap elevadas; deste modo, ainda é viável encontrar novos materiais orgânicos que superem tais problemas. Este trabalho teve como finalidade a busca de novos materiais orgânicos, mais especificamente polímeros conjugados, para aplicações em camada ativa de células solares utilizando métodos teóricos de modelagem de materiais em níveis de teoria semi-empírico e DFT. A primeira parte deste trabalho focou no estudo de novos copolímeros de comonômeros similares e novos homopolímeros derivados de P3HT. Aqui foi possível verificar que, através de substituições químicas realizadas no P3HT, pode-se encontrar novos polímeros com valores mais apropriados para as energias dos orbitais moleculares de fronteira e maiores mobilidades de carga, propriedades que estão intimamente relacionadas à eficiência e à estabilidade que a célula solar pode atingir. Um dos novos polímeros que apresentou potenci... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Organic materials have been used in various types of electronic and optoelectronic devices, with prominent application in solar cells. Solar cells in which the active layers are composed of organic materials already reach efficiencies of around 12% in the conversion of solar energy into electricity. Although these materials have advantages in relation to the final cost and processing compared to the inorganics, the scientific community still face problems related to intrinsic properties, such as low oxidation stability and high bandgap energy; thus, it is desirable to find new organic materials that overcome these problems. This work aimed sy the search for new organic materials - specifically conjugated polymers - for applications in active layers of solar cells employing theoretical methods of material modeling of semi-empirical and DFT theory levels. The first part of this work focuses on the study of new cepolymers of similar comonomers and new P3HT derivatives. Here it was observed that, through chemical substitutions made in P3HT, one may find new polymers with appropriate values for the energies of the frontier molecular orbitals and increased charge mobility, properties that are closely related to the efficiency and stability that the solar cell can achieve. One of the novel polymers found which have potential for use in active layers was the fluorinated P3HT, later confirmed by experimental works. For copolymers of similar comonomers, it was found that the electronic and optical properties of these materials exhibit a linear dependence with the same properties and the monomers proportion of the homopolymers that were used as comonomers in the construction of the copolymer; most important is that through this linear relatioship one may design new copolymers of similar comonomers before a possible synthesis. The second part of this study evaluated the methodologies for modeling of organic... (Complete abstract electronic access below) / Doutor

Orientador: Clarissa de Almeida Olivati / Banca: Valdemiro Pereira de Carvalho Junior / Banca: Edson Laureto / Resumo: Neste trabalho, nanofibras de Poli(álcool vinílico) com PVA foram produzidas, variando os parâmetros de eletrofiação: concentração de PVA, rotação e distância do coletor. Após o estudo dos parâmetros de eletrofiação, foram produzidas nanofibras através da adição do polímero condutor, polianilina, PANI, em diferentes concentrações, na matriz isolante de PVA. As nanofibras foram caracterizadas morfologicamente através da técnica de Microscopia eletrônica de Varredura, no qual a amostra que apresentou os melhores resultados foi a amostra de 4%, em massa de PANI, na matriz de PVA, com a rotação de 400 rpm. Em seguida as nanofibras PVA/PANI foram depositadas em eletrodos interdigitados para a realização das caracterizações elétricas AC/DC e teste como sensor de gás, no qual comprovou-se que a densidade e regularidade das nanofibras de PVA/PANI à 4% contribuem na melhora da condutividade e sensibilidade do sensor na presença de gás amônia / In this work were produced nanofiber Poly (vinyl alcohol), PVA, varying the electrospinning parameters: PVA concentration, speed and distance of the collector. After studying of the electrospinning parameters, nanofibers were produced through the addition of the conductive polymer, polyaniline, PANI, at different concentrations in the PVA matrix. The nanofibers were morphologically characterized by scanning electron microscopy, which the sample that showed the best results was 4% by weight of PANI in PVA matrix, with 400 rpm rotation. The nanofibers were also deposited in interdigitated electrodes for performing the electrical characterizations AC/DC and gas sensor test, which proved that the density and regularity of the PVA nanofiber/PANI 4% contribute to the improvement of conductivity and sensor sensitivity in the presence of ammonium gas / Mestre

Orientador: Lygia Christina de Moura Walmsley / Banca: Jose Pedro Donoso Gonzalez / Banca: Valdeci Pereira Mariano de Souza / Resumo: Este trabalho está dividido em três partes principais agrupadas segundo os materiais investigados. Na primeira parte descrevemos o estudo, através da técnica de Ressonância de Spin Eletrônico (RSE) em banda X, de um lme auto-montado da polianilina dopada com plastificante ester di-n-dodecil de acido sulfosucc nico (PANI-DDoESSA)0:5. Através de todos os parâmetros extraídos pelo ajuste dos espectros obtidos com a técnica, observamos uma transição de um estado delocalizado para um estado localizado em que os polarons podem ser modelados por dímeros de spin 1/2 com interação intra e interdímero. Como as medidas foram realizadas para duas orientações de campo magnético, uma anisotropia no comportamento de todos os parâmetros de RSE cou evidenciada. Abaixo de 5K essa anisotropia mostrou a presençaa de um termo de Dzyaloshinskii-Moriya (DM) responsável por características de ferromagnetismo fraco em baixa temperatura no estado fundamental. Propusemos um termo de DM no plano do lme condizente com as propriedades de simetria dos cristalitos. Na segunda parte, apresentamos medidas de condutividade a.c. para as s eries in editas de Ca2����xLaxFeIrO6 e Sr1:2La0:8FeIrO6 numa configuração capacitiva. Mostramos que perturbações muito pequenas, como a pressão exercida pelo porta-amostras de mola, estimula diferentes comportamentos nas propriedades elétricas a.c.. Nestas amostras policristalinas, efeitos da granularidade possivelmente dominam a condutividade, e o efeito de ciclagens térmicas ou da aplicação de pequenas pressões deve ser estabelecido de modo que medidas de condutividade a.c. possam contribuir na identi ca c~ao de características magnéticas nesses sistemas. Na terceira parte, a síntese de amostras em p o e pastilha de cerâmicas multiferróicas BiMn2O5 e... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work is divided in three main parts regarding the investigated materials. In the rst part, an Electron Spin Resonance (ESR) study of a lm of the polyaniline plastdoped with di-n-dodecil ester of sulfosuccinic acid (PANI-DDoESSA)0:5 is presented. Through ESR parameters extracted from ttings of the spectra, it is possible to observe a transition between delocalized and localized states (metal-insulator transition) in which polarons could be modeled as spin-1/2 dimers with inter and intradimer interactions. The measurements were performed with the magnetic eld oriented parallel and perpendicular to the lm surface allowing an anisotropic behaviour to be evidenced from all ESR parameters. Bellow 5 K this anisotropy showed a Dzyaloshinskii-Moriya (DM) interaction causing a weak ferromagnetism for low temperatures in the ground state. We suggest an in-plane DM vector in accordance with symmetry properties of the crystallites. In the second part, we present a.c. conductivity measurements for the novel double perovskite series Ca2����xLaxFeIrO6 e Sr1:2La0:8FeIrO6 in a capacitive con guration. It is showed that small perturbations like the pressure made by the sample holder can stimulate di erent behaviours in a.c. electrical properties. Granularity possibly dominates the conductivity in those polycrystalline samples, and thermal cycling or small pressure e ects must be established in such a way that a.c. conductivity helps to guess magnetic characteristics in such systems. In the third part, synthesis of powder and pellets samples of multiferroic ceramics BiMn2O5 is presented. The ferroelectricity mechanism of this material has not been fully understood yet. However, defects like oxygen vacancies could be associated as extrinsic causes for this phenomenon. We discuss the possibility to evaluate the presence of... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais / Made available in DSpace on 2013-03-04T20:47:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 304106.pdf: 4098740 bytes, checksum: 4900c3d95de1e41dfd987f663838d1b5 (MD5) / Nesta tese foi estudada a incorporação de polímeros condutores como polipirrol (PPy), polianilina (PAni) e poli(3,4 etileno dioxi tiofeno) (PEDOT) em membranas de celulose bacteriana (CB) a partir do processo de polimerização oxidativa in situ do pirrol (Py), anilina (Ani) ou 3,4 etileno dioxitiofeno (EDOT) na presença de CB. As condições de obtenção dos compósitos poliméricos de CB/PPy, como: tempo de reação, concentração de pirrol e tipo de agente oxidante (cloreto de ferro III hexahidratado (FeCl3.6H2O) e persulfato de amônio (APS)) foram avaliadas a partir de diferentes técnicas de caracterização. A condutividade elétrica e morfologia dos compósitos de CB/PPy obtidos a partir da polimerização do pirrol com FeCl3.6H2O são dependentes da concentração de Py e do tempo de reação. A interação entre os componentes dos compósitos de CB/PPy, a condutividade elétrica, a morfologia e as propriedades mecânicas são substancialmente influenciadas pelo tipo de agente oxidante utilizado na polimerização in situ. Os ensaios de cultura de células (neuronais PC12 e fibroblastos) nos compósitos de CB/PPy mostraram que estes materiais apresentam viabilidade para serem usados como suportes condutores para proliferação e adesão celular. Para os compósitos CB/PAni verificou-se que a razão do agente oxidante, tempo e meio de reação exercem influência significativa na morfologia, propriedades mecânicas e na condutividade elétrica. Entretanto, o grau de cristalinidade é independente da concentração de anilina e do meio reacional utilizado na preparação de CB/PAni. Nos compósitos de CB/PEDOT, também foi verificado que as propriedades são afetadas pelo tempo de polimerização. Foram obtidos compósitos de CB/PEDOT com elevado valor de condutividade elétrica (15 S.cm-1), maior do que os encontrados para CB/PAni e CB/PPy. Os resultados apresentados neste estudo mostraram que é possível controlar as propriedades de nanofibras de CB recobertas com polímeros condutores através das condições de reação. Os compósitos obtidos neste trabalho são promissores para serem usados em diversas aplicações tecnológicas, tais como: suportes para engenharia de tecidos, liberação controlada de drogas, músculos artificiais, sensores químicos e biológicos etc.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-02-06Bitstream added on 2014-06-13T20:14:06Z : No. of bitstreams: 1 santana_vt_me_rcla.pdf: 1019628 bytes, checksum: 4254b784c126f805afadee6bac781e6e (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Este trabalho está dividido em três partes principais agrupadas segundo os materiais investigados. Na primeira parte descrevemos o estudo, através da técnica de Ressonância de Spin Eletrônico (RSE) em banda X, de um lme auto-montado da polianilina dopada com plastificante ester di-n-dodecil de acido sulfosucc nico (PANI-DDoESSA)0:5. Através de todos os parâmetros extraídos pelo ajuste dos espectros obtidos com a técnica, observamos uma transição de um estado delocalizado para um estado localizado em que os polarons podem ser modelados por dímeros de spin 1/2 com interação intra e interdímero. Como as medidas foram realizadas para duas orientações de campo magnético, uma anisotropia no comportamento de todos os parâmetros de RSE cou evidenciada. Abaixo de 5K essa anisotropia mostrou a presençaa de um termo de Dzyaloshinskii-Moriya (DM) responsável por características de ferromagnetismo fraco em baixa temperatura no estado fundamental. Propusemos um termo de DM no plano do lme condizente com as propriedades de simetria dos cristalitos. Na segunda parte, apresentamos medidas de condutividade a.c. para as s eries in editas de Ca2xLaxFeIrO6 e Sr1:2La0:8FeIrO6 numa configuração capacitiva. Mostramos que perturbações muito pequenas, como a pressão exercida pelo porta-amostras de mola, estimula diferentes comportamentos nas propriedades elétricas a.c.. Nestas amostras policristalinas, efeitos da granularidade possivelmente dominam a condutividade, e o efeito de ciclagens térmicas ou da aplicação de pequenas pressões deve ser estabelecido de modo que medidas de condutividade a.c. possam contribuir na identi ca c~ao de características magnéticas nesses sistemas. Na terceira parte, a síntese de amostras em p o e pastilha de cerâmicas multiferróicas BiMn2O5 e... / This work is divided in three main parts regarding the investigated materials. In the rst part, an Electron Spin Resonance (ESR) study of a lm of the polyaniline plastdoped with di-n-dodecil ester of sulfosuccinic acid (PANI-DDoESSA)0:5 is presented. Through ESR parameters extracted from ttings of the spectra, it is possible to observe a transition between delocalized and localized states (metal-insulator transition) in which polarons could be modeled as spin-1/2 dimers with inter and intradimer interactions. The measurements were performed with the magnetic eld oriented parallel and perpendicular to the lm surface allowing an anisotropic behaviour to be evidenced from all ESR parameters. Bellow 5 K this anisotropy showed a Dzyaloshinskii-Moriya (DM) interaction causing a weak ferromagnetism for low temperatures in the ground state. We suggest an in-plane DM vector in accordance with symmetry properties of the crystallites. In the second part, we present a.c. conductivity measurements for the novel double perovskite series Ca2xLaxFeIrO6 e Sr1:2La0:8FeIrO6 in a capacitive con guration. It is showed that small perturbations like the pressure made by the sample holder can stimulate di erent behaviours in a.c. electrical properties. Granularity possibly dominates the conductivity in those polycrystalline samples, and thermal cycling or small pressure e ects must be established in such a way that a.c. conductivity helps to guess magnetic characteristics in such systems. In the third part, synthesis of powder and pellets samples of multiferroic ceramics BiMn2O5 is presented. The ferroelectricity mechanism of this material has not been fully understood yet. However, defects like oxygen vacancies could be associated as extrinsic causes for this phenomenon. We discuss the possibility to evaluate the presence of... (Complete abstract click electronic access below)