Made available in DSpace on 2014-06-12T15:50:13Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2704_1.pdf: 2760851 bytes, checksum: ad61040aef0f02c7bd5408ad7eaf87e2 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Os polímeros condutores despertam grande interesse devido à sua capacidade de conduzir elétrons aliada à sua baixa densidade e facilidade de processamento. Porém, alguns deles apresentam limitações em algumas de suas propriedades, como por exemplo as mecânicas. Os nanocompósitos, materiais híbridos em que pelo menos um dos seus componentes encontra-se em escala nanométrica, apresentam melhoria em propriedades mecânicas, de barreira e térmicas, entre outras, devido ao sinergismo entre as fases componentes, aumentando a aplicabilidade destes polímeros. Nanocompósitos de politiofeno, poli(3-hexiltiofeno) e poli(3-hexadeciltiofeno) com três diferentes argilas bentonitas, brasgelı, volclayı e claytoneı (sendo essa última organofílica), foram obtidos através da polimerização in situ na presença de cloreto férrico, com percentual de 5% de argila em relação ao polímero. Os nanocompósitos foram caracterizados pelas técnicas de difratometria de raios X (DRX), espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), calorimetria exploratória diferencial (DSC), microscopias eletrônica de varredura e transmissão (MEV e MET) e medidas de condutividade, a fim de avaliar as propriedades estruturais, térmicas e de condutividade elétrica. Observou-se a dependência da estrutua apresentada pelo nanocompósito com o tipo de argila utilizada. Todos nanocompósitos com as argilas não-organofilizadas, brasgelı e volclayı exibiram estrutura do tipo intercalada. Os nanocompósitos de politiofeno com a argila organofílica apresentou estrutura esfoliada. Nos nanocompósitos de poli(3-hexiltiofeno) e poli(3-hexadeciltiofeno) com a argila organofílica observou-se a presença tanto de regiões com estrutura intercalada como de regiões como estrutura esfoliada. Aumentos na temperatura de início de decomposição foram observados para os nanocompósitos de politiofeno e poli(3-hexadeciltiofeno), quando comparados aos polímeros puros, enquanto que os nanocompósitos com o poli(3-hexiltiofeno) apresentaram uma diminuição nessa temperatura. Observou-se uma tendência para maiores condutividades em nanocompósitos de estrutura intercalada. No entanto os experimentos que levaram a esses resultados precisam ser repetidos utilizando-se nanocompósitos e polímeros de referência com o nível de dopagem exatamente iguais

O objetivo principal deste trabalho de doutorado foi a confecção de materiais híbridos formados a partir da união de nanopartículas de ouro com o polímero poli(3-hexiltiofeno) (P3HT). Os materiais híbridos foram obtidos através da produção de filmes de Langmuir e Langmuir-Schaefer (LS). Nanopartículas de ouro foram sintetizadas em fase aquosa (NpAu), utilizando o método de Turkevich e também, encapsuladas com 1-Octadecanotiol (NpAuOctatiol), apresentando solubilidade em clorofórmio. As NpAu foram utilizadas na subfase de uma cuba de Langmuir e o P3HT espalhado na interface ar/água. Ao transferir o filme de Langmuir formado para um substrato sólido, na forma de filme de Langmuir-Schaefer (deposição horizontal) foi possível obter um material híbrido contendo NpAu e P3HT. As NpAuOctatiol foram utilizadas para preparação de filmes LS híbridos através do espalhamento de soluções contendo uma mistura de P3HT com NpAuOctatiol com diferentes proporções. A presença das nanopartículas de ouro foi comprovada, principalmente, pelas imagens de MEV-FEG. Os filmes LS do P3HT apresentaram anisotropia ótica, permitindo inferir o tipo de orientação das moléculas tanto nos filmes de Langmuir como LS. A incorporação das nanopartículas de ouro no filme influencia na orientação do P3HT, bem como no processo fotodegradativo. Esses filmes foram utilizados em testes de sensibilidade para vapores de compostos orgânicos e água através de medidas de absorção da luz visível. Os filmes apresentaram sensibilidade apenas para três dos solventes testados: tolueno, THF e clorofórmio. Os filmes de P3HT apresentam comportamento eletrocrômico, e esse efeito pode ser observado através da aplicação de potencial por voltametria cíclica durante o registro do espectro de absorção no visível dos filmes. Comportamento eletrocrômico similar foi observado em todos os filmes LS, os quais apresentaram reversibilidade da cor inicial somente com a passagem do potencial inverso ou após certo tempo, o que não se observou para os filmes spin-coating, que apresentou recuperação da cor imediatamente após o potencial ser interrompido. Esse fato indica que o maior ordenamento dos filmes LS mantém a dopagem do filme por mais tempo, e que a presença das nanopartículas de ouro não altera essa propriedade. / The main aim of this doctorate work was the preparation of hybrid materials formed from the union of gold nanoparticles with the polymer poly (3-hexylthiophene) (P3HT). The hybrid material was obtained through the production of Langmuir and Langmuir-Schaefer (LS) films. Gold nanoparticles were synthesized in aqueous phase (AuNp) using the Turkvich method and encapsulated with 1-Octadecanethiol (AuNpOctathiol) with solubility in chloroform. The AuNp were used in the subphase of a Langmuir trough and the P3HT was spread at the air/water interface. When the Langmuir film was transferred, forming the Langmuir-Schaefer films (horizontal deposition), it was possible to get a hybrid material containing AuNp and P3HT. The AuNpOctathiol were used for the preparation of hybrid LS films through the spreading of a solution containing a mixture of P3HT and AuNpOctathiol with different proportions. The presence of gold nanoparticles has been demonstrated mainly by FEG-SEM images. The LS films of P3HT showed optical anisotropy, allowing to infer the type of orientation of the molecules in both Langmuir and LS films. The incorporation of gold nanoparticle in the film influenced the orientation of P3HT, as well as the process of photodegradation of LS films. These films were used in sensitivity tests for vapor of volatile organic compounds and water through measurements of visible light. The films showed sensitivity only for three of the tested compounds: toluene, THF and chloroform. P3HT films exhibited electrochromic behavior and this effect can be observed by applying potential through cyclic voltammetry during the registration of the absorption in the visible spectrum of the film. A similar Electrochromic behavior was observed in all LS films, showing reversibility of the initial color only with the passage of the reverse potential, or after a certain time. Such behavior was not observed in Spin-coating films, which showed recovery of the color immediately after stopping the potential. This fact indicates not only that greater order of LS films maintains the film doping, but also the presence of gold nanoparticles does not change this property.

O objetivo principal deste trabalho de doutorado foi a confecção de materiais híbridos formados a partir da união de nanopartículas de ouro com o polímero poli(3-hexiltiofeno) (P3HT). Os materiais híbridos foram obtidos através da produção de filmes de Langmuir e Langmuir-Schaefer (LS). Nanopartículas de ouro foram sintetizadas em fase aquosa (NpAu), utilizando o método de Turkevich e também, encapsuladas com 1-Octadecanotiol (NpAuOctatiol), apresentando solubilidade em clorofórmio. As NpAu foram utilizadas na subfase de uma cuba de Langmuir e o P3HT espalhado na interface ar/água. Ao transferir o filme de Langmuir formado para um substrato sólido, na forma de filme de Langmuir-Schaefer (deposição horizontal) foi possível obter um material híbrido contendo NpAu e P3HT. As NpAuOctatiol foram utilizadas para preparação de filmes LS híbridos através do espalhamento de soluções contendo uma mistura de P3HT com NpAuOctatiol com diferentes proporções. A presença das nanopartículas de ouro foi comprovada, principalmente, pelas imagens de MEV-FEG. Os filmes LS do P3HT apresentaram anisotropia ótica, permitindo inferir o tipo de orientação das moléculas tanto nos filmes de Langmuir como LS. A incorporação das nanopartículas de ouro no filme influencia na orientação do P3HT, bem como no processo fotodegradativo. Esses filmes foram utilizados em testes de sensibilidade para vapores de compostos orgânicos e água através de medidas de absorção da luz visível. Os filmes apresentaram sensibilidade apenas para três dos solventes testados: tolueno, THF e clorofórmio. Os filmes de P3HT apresentam comportamento eletrocrômico, e esse efeito pode ser observado através da aplicação de potencial por voltametria cíclica durante o registro do espectro de absorção no visível dos filmes. Comportamento eletrocrômico similar foi observado em todos os filmes LS, os quais apresentaram reversibilidade da cor inicial somente com a passagem do potencial inverso ou após certo tempo, o que não se observou para os filmes spin-coating, que apresentou recuperação da cor imediatamente após o potencial ser interrompido. Esse fato indica que o maior ordenamento dos filmes LS mantém a dopagem do filme por mais tempo, e que a presença das nanopartículas de ouro não altera essa propriedade. / The main aim of this doctorate work was the preparation of hybrid materials formed from the union of gold nanoparticles with the polymer poly (3-hexylthiophene) (P3HT). The hybrid material was obtained through the production of Langmuir and Langmuir-Schaefer (LS) films. Gold nanoparticles were synthesized in aqueous phase (AuNp) using the Turkvich method and encapsulated with 1-Octadecanethiol (AuNpOctathiol) with solubility in chloroform. The AuNp were used in the subphase of a Langmuir trough and the P3HT was spread at the air/water interface. When the Langmuir film was transferred, forming the Langmuir-Schaefer films (horizontal deposition), it was possible to get a hybrid material containing AuNp and P3HT. The AuNpOctathiol were used for the preparation of hybrid LS films through the spreading of a solution containing a mixture of P3HT and AuNpOctathiol with different proportions. The presence of gold nanoparticles has been demonstrated mainly by FEG-SEM images. The LS films of P3HT showed optical anisotropy, allowing to infer the type of orientation of the molecules in both Langmuir and LS films. The incorporation of gold nanoparticle in the film influenced the orientation of P3HT, as well as the process of photodegradation of LS films. These films were used in sensitivity tests for vapor of volatile organic compounds and water through measurements of visible light. The films showed sensitivity only for three of the tested compounds: toluene, THF and chloroform. P3HT films exhibited electrochromic behavior and this effect can be observed by applying potential through cyclic voltammetry during the registration of the absorption in the visible spectrum of the film. A similar Electrochromic behavior was observed in all LS films, showing reversibility of the initial color only with the passage of the reverse potential, or after a certain time. Such behavior was not observed in Spin-coating films, which showed recovery of the color immediately after stopping the potential. This fact indicates not only that greater order of LS films maintains the film doping, but also the presence of gold nanoparticles does not change this property.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3315.pdf: 3728426 bytes, checksum: 5c14afa68585975c1a4bef6e2d89106a (MD5) Previous issue date: 2010-11-19 / Universidade Federal de Minas Gerais / We have studied the optical properties of Poly(3-Thiopheneacetic Acid) (PTAA) by absorption, emission, and infrared measurements. We have observed, on the contrary of what broadly reported in the literature, that the intensity of the PTAA luminescence increased with time exposition of the Laser beam. The results have been shown that luminescence was highly dependent of the power of Laser beam excitation and of the polymeric (blends) film thickness. To evaluate the chemical changes in the course of luminescence increasing, absorption measurements in the infrared range were done. A decrease in the band of 1560 cm-1 was observed after Laser beam irradiation, what could be related with a decrease in the number of C=C bonds, and it is a possible explanation for the luminescence intensification. The PTAA photoluminescence was studied under high vacuum showing that the increase of luminescence was not dependent of oxygen presence in the polymeric film. Besides, we have done photoluminescence measurements at temperature of 10 K and compared with that at room temperature, 298 K. In the irradiation of the films at 10 K it was observed a suppressing effect that could be related to conformational changes in the polymer structure. Finally, we have measured the time resolved photoluminescence (TRPL) of PTAA and AC/PTAA blends in picoseconds in two temperatures regime. It was investigated the TRPL transients for different samples of PTAA in several solvents and for blends with cellulose acetate (AC) or poly(vinyl alcohol) (PVA). In all samples (the pure polymer and in the blends) the PL transients have presented behavior mono- and biexponentials. However, the mono-exponential model, in most cases, was not sufficient to describe adequately all PL decays. So, it was used a function in the form of two exponentials sum. / Inicialmente foram estudadas as propriedades ópticas de filmes de Poli(3-ácidotiofenoacético) (PTAA) por medidas de absorção, emissão e infravermelho. Verificou-se, ao contrário do extensivamente descrito na literatura, que a intensidade da luminescência do PTAA aumentava com o tempo de exposição ao Laser. Os resultados mostraram que a luminescência é fortemente dependente da intensidade da luz de excitação e da espessura dos filmes. Para avaliar as mudanças químicas geradas durante o aumento da luminescência, realizaram-se estudos de absorção na região do infravermelho. Observou-se uma diminuição na banda em 1560 cm-1 depois da irradiação com Laser, o que pode estar relacionado com um decréscimo no número de ligações C=C e é uma possível explicação para a intensificação da luminescência. A fotoluminescência do PTAA foi estudada em alto vácuo e os resultados mostraram que o aumento da luminescência é independente da presença de oxigênio. Além disso, com a realização de medidas de fotoluminescência à 10 K, observou-se um efeito supressivo na irradiação dos filmes que pode estar relacionado com a mudança na conformação do polímero. Finalmente, realizaram-se medidas de fotoluminescência resolvida no tempo, PLRT. Foram estudados filmes de PTAA e de blendas AC/PTAA e PVA/PTAA utilizando-se PLRT em picosegundos a temperatura ambiente e a baixa temperatura. Investigaram-se os transientes de PLRT para diferentes amostras de PTAA de diferentes solventes e de blendas com Acetato de celulose (AC) ou Poli(vinil álcool) (PVA). No polímero puro e nas blendas os transientes de PL apresentaram comportamento mono e biexponenciais, entretanto o modelo monoexponencial na maioria dos casos não foi suficiente para descrever adequadamente todos os decaimentos de PL. Utilizou-se então, uma função na forma de uma soma de duas exponenciais.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:35:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseAACF.pdf: 6743795 bytes, checksum: 8072686cff3d58a28533fd697a6f2f9b (MD5) Previous issue date: 2003-10-08 / Universidade Federal de Minas Gerais / In this thesis two polymers obtained from alkyl derivatives of thiophene, poly(3-methylthiophene) and poly(3-hexylthiophene) were studied. The effects of preparation variables on their electrochemical properties using the factorial design were analyzed. The preparation variables investigated were the supporting electrolyte and the synthesis applied potential. Then, a factorial design 22 was performed for each polymer and was made too a third factorial design 22, comparing the monomer and the potential. All the electrochemical analyses were made to understand the polymer behavior as a first step for the magnetic study. The magnetic properties of poly(3-methylthiophene) were analyzed and the weak ferromagnetic phase was observed in their pressed pellets as the polymer was partially doped with ClO4 - anions. This magnetic behavior was observed in full range from 1.8 K to 300 K with measurements performed using a SQUID magnetometer. The magnetization depends on the pressure used to prepare the pellets and the water content of the solvent used for the synthesis. The intrinsic character of this behavior was shown from atomic absorption analysis that discarded contamination. It was observed that the polymer shows different magnetic phases: diamagnetic, paramagnetic, ferromagnetic, antiferromagnetic and metamagnetic. / Neste trabalho foram estudados dois polímeros obtidos de derivados alquílicos do tiofeno, o poli(3-metiltiofeno) e o poli(3-hexiltiofeno). Para estes polímeros foram analisados os efeitos das variáveis de preparação nas suas propriedades eletroquímicas, utilizando a técnica de planejamento fatorial. As variáveis de preparação investigadas foram o eletrólito suporte e o potencial aplicado durante a síntese dos polímeros. Desta forma, foi realizado um planejamento fatorial 22, para cada polímero. Foi feito ainda, um terceiro planejamento fatorial 22, usando como variáveis o monômero e o potencial aplicado, para então comparar os diferentes polímeros. Toda esta análise eletroquímica foi feita para aprofundar o conhecimento do comportamento destes polímeros, para então realizar o estudo magnético. Foram analisadas as propriedades magnéticas do poli(3-metiltiofeno) e observada uma fase ferromagnética fraca quando o polímero estava parcialmente dopado com ânions ClO4 - e conformado na forma de pastilha. Este comportamento magnético foi observado na faixa de medida de 1,8 K a 300 K, usando um magnetômetro SQUID. Foi observado que a magnetização depende da pressão usada nas pastilhas e da quantidade de água presente na síntese. O caráter intrínseco deste comportamento foi comprovado através de análise por absorção atômica. Foi observado que o polímero possui diferentes fases magnéticas: diamagnética, paramagnética, ferromagnética, antiferromagnética e ainda metamagnética.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6400.pdf: 3098552 bytes, checksum: a11af262ad5614369afbff393bca7753 (MD5) Previous issue date: 2014-10-24 / Universidade Federal de Sao Carlos / The study of the electrochemical aging of conductive polymers, including of polythiophenes, has been described in the literature. However, this paper proposed study, in addition to electrochemical aging of polyethylene films (3-hexylthiophene), the influence of synthesis variables on the initial electrochemical properties of the films and also how they affect the degradation process. This study was conducted using factorial designs 23, in which the variables were the concentration of monomer (3- hexylthiophene), electrolyte concentration (LiClO4) and the presence of water, on two levels. To estimate the effect were used for responses the parameters of cyclic voltammetry, the impedance spectra and the Mott-Schottky curves. The model of transmission lines for porous electrodes where used for fit the impedance spectra. It has been shown that the changes observed are related to modifications in film/solution interface, because the parameters of impedance spectra have undergone major changes. It was also possible to assess the variables affect the synthesis not only the initial parameters as well as the extent of degradation that the polymer undergoes, including, identifying two stages of degradation. The first stage occurs before 120 min, and that in most of the films has a rate of change of the parameters marked. The second time, with slightly larger gear change occurs after this time. There is a relationship between the initial parameters and the evolution of degradation. In general, the films with improved initial properties have lower resilience to the degradation process, while the films with lower values of initial properties have shown less variation in these parameters over the same process. / O estudo do envelhecimento eletroquímico de polímeros condutores, inclusive de politiofenos, já foi descrita na literatura. Contudo, o presente trabalho propôs estudar, além do envelhecimento eletroquímico de filmes de poli(3-hexiltiofeno), a influência das variáveis de síntese sobre as propriedades eletroquímicas iniciais dos filmes e também sobre como elas afetam o processo de degradação. Esse estudo foi realizado utilizando planejamentos fatoriais 23, nos quais as variáveis estudadas foram a concentração do monômero (3-hexiltiofeno), concentração de eletrólito (LiClO4) e a presença de água, em dois níveis. Como respostas para a estimativa dos efeitos foram utilizados os parâmetros da voltametria cíclica, dos espectros de impedância e das curvas de Mott-Schottky. Os espectros de impedância foram ajustados pelo modelo de linhas de transmissão para eletrodos porosos. Foi evidenciado que as variações observadas são referentes a modificações na interface filme/solução, uma vez que os parâmetros dos espectros de impedância sofreram importantes variações. Também foi possível avaliar que as variáveis de síntese afetam não somente os parâmetros iniciais como também a extensão da degradação que o polímero sofre, identificando-se, inclusive, dois momentos de degradação. O primeiro momento ocorre antes de 120 min e que, na maioria dos filmes, possui uma taxa de mudança dos parâmetros mais acentuada. O segundo momento, com velocidade de mudança ligeiramente maior, o qual ocorre após este valor tempo. Há uma relação entre os parâmetros iniciais e a evolução da degradação. De modo geral, os filmes com melhores propriedades iniciais apresentam menor resistência frente ao processo de degradação, enquanto que, os filmes com menores valores de propriedades iniciais, demonstram sofrer menor variação destes parâmetros ao longo do mesmo processo.

Orientador: João Sinézio de Carvalho Campos / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T06:37:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gomes_AlexLinardi_D.pdf: 4308233 bytes, checksum: 4eb5a86fd91e54e1c262eebbc0abe8d1 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: As propriedades elétricas apresentadas por alguns polímeros condutores e suas misturas têm contribuído para o avanço tecnológico de diversas áreas como a da medicina e a da microeletrônica. As técnicas de síntese fotoquímica e de obtenção de membranas por deposição em centrífuga tipo spinner usando polímeros de sacrifício têm possibilitado a preparação de misturas poliméricas com boas propriedades condutoras. Este trabalho teve como objetivo preparar misturas poliméricas condutoras de Poli(3-tiofeno acetato de metila)/Poli(butileno succinato) PT3MA/PBS e compósitos de Poli(3-tiofeno acetato de metila)/Poli(fluoreto de vinilideno)/Silicato de zinco dopado com manganês Zn2SiO4:Mn "PT3MA/PVDF/Zn2SiO4:Mn" para obtenção, respectivamente, de membranas ultrafinas biodegradáveis condutoras e filmes aplicáveis a dispositivos eletroluminescentes. Um estudo paralelo sobre as propriedades elétricas das misturas poliméricas obtidas por síntese fotoquímica constituídas por Politiofeno/Poli(fluoreto de Vinilideno) foi realizado para avaliar condutividade dos filmes. Os novos materiais foram caracterizados usando as técnicas de Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Espectroscopia Raman, Ultravioleta Visível, Ressonância Magnética Nuclear, Perfilometria, Elipsometria, Microscopia Óptica, Microscopia Eletrônica Exploratória, Microscopia de Força Atômica, Difração de Raios-X, Calorimetria Diferencial Exploratória (DSC) e Análises Termogravimétricas (TGA). Os resultados das medidas de condutividade elétrica das membranas ultrafinas biodegradáveis de PT3MA/PBS 80:20 mostram uma condutividade de ~10-4 a ~10-5 S/cm conforme a espessura, valores dentro da faixa de normalidade para politiofenos semicondutores. Os valores de condutividade elétrica apresentadas pelas membranas constituídas pela mistura polimérica Poliânion Poli(tiofeno ácido acético)/Poli(fluoreto de vinilideno) PT3AA-K/PVDF obtida por síntese fotoquímica, apontam um aumento de condutividade de até 10-4 na matriz PVDF. O comportamento óptico-elétrico dos dispositivos monocamadas constituídos por filmes do compósito PT3MA/PVDF/ZnSiO4:Mn foi avaliado por medidas de absorção e emissão em UV-visível e por Curvas Características Tensão x Corrente. As medidas de intensidade de energia luminosa comprovam a capacidade de luminescência do novo material e seu potencial para uso como camada ativa de dispositivos óptico-eletroluminescentes / Abstract: The electrical properties of some conducting polymers and their blends have contributed to the technological advancement in various areas such as medicine and microelectronics. Recently, photochemical synthesis and spinner techniques have been using to prepare polymeric blends with good conducting properties. In this study we report the preparation of conducting polymer blends composed of poly (3-thiophene methyl acetate)/Poly (butylene succinate) PT3MA/PBS and composites of poly (3-thiophene methyl acetate)/Poly (vinylidene fluoride)/manganese doped with zinc silicate "PT3MA/PVDF/Zn2SiO4:Mn" for obtaining, respectively, conducting biodegradable nanomembranes and films applicable to electroluminescent devices. A parallel study on the electrical properties of polymeric blends obtained by photochemical synthesis composes of polythiophene / poly (vinylidene fluoride) was conducted to evaluate the conductivity of the films. The new materials were characterized using Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Raman Spectroscopy, Visible Ultraviolet, Nuclear Resonance Magnetic (1H NMR), Profilometry, Ellipsometry, Optical Microscopy, Scanning Electron Microscopy (MEE), Atomic Force Microscopy (AFM), X-Ray Diffraction, Differential Scanning Calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis (TGA) techniques. The electrical conductivity measurements of the 80:20 PT3MA/PBS biodegradable nanomembranes show conductivity from 10-4 to 10-5 S/cm depending on the thickness, values within the range typical found for semiconducting polythiophenes. The conductivity values shown by the membranes composed of PT3AA-K/PVDF poly (thiophene acetic acid) polyanion/poly (vinylidene fluoride) blends obtained by photochemical synthesis, indicate an increase in conductivity of up to 10-4 at PVDF matrix. The optical electric behavior of the monolayer devices formed by PT3MA/PVDF/ZnSiO4:Mn composite films was monitored by absorption and emission measurements in UV-visible and by (I-V) Characteristic Curves. The luminous energy intensity measurements show the luminescence ability of the new material and its potential for use as active layer in electroluminescent optical devices / Doutorado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Doutor em Engenharia Química

Os polímeros conjugados, principalmente da classe dos politiofenos, despontaram como materiais alternativos para a obtenção de camadas quimicamente seletivas em sensores de gases. Dentre as principais vantagens desses materiais estão a possibilidade de obtenção de dispositivos sensores que operem à temperatura ambiente e a diversidade de materiais. Assim, por exemplo, com uma simples modificação da cadeia lateral do politiofeno pode-se obter materiais com diferentes afinidades químicas, o que pode contribuir para a melhora da seletividade desses dispositivos. A seletividade e a sensibilidade são as maiores limitações práticas dos sensores de gases que utilizam os polímeros conjugados como camadas sensoras. Neste trabalho, diferentes derivados do politiofeno foram sintetizados via polimerização oxidativa com cloreto férrico e caracterizados químico-estruturalmente por FTIR, RMN 1H, HPSEC e análise térmica (TG). Filmes desses polímeros foram obtidos pelas técnicas spin-coating e casting, sendo que a escolha da técnica de preparo foi baseada na solubilidade desses polímeros em clorofórmio. Foi demonstrado que as características superficiais e as propriedades de absorção no Uv-vis e de emissão dos filmes desses politiofenos são influenciadas pelos tipos de cadeias laterais presentes nesses polímeros. Esses filmes foram também utilizados no estudo das suas propriedades sensoras óticas e elétricas para a detecção de VOCs e umidade, sendo demonstrado que os sensores óticos são menos sensíveis aos analitos propostos do que os sensores elétricos, apresentando valores de sensibilidades no intervalo de 10-7 a 10-5 ppm-1, respectivamente, com algumas exceções. As respostas de ambos os tipos de sensores contendo PHT foram qualitativamente e quantitativamente reprodutíveis, entretanto, as características de reprodutibilidade dos sensores elétricos de PHT apresentaram grande influência das condições elétricas iniciais de seus filmes. Diferentes padrões de detecção foram apresentados para as detecções óticas e elétricas de um determinado polímero, demonstrando que estes polímeros são bons candidatos para serem utilizados como camadas ativas em dispositivos de detecção de VOCs (compostos orgânicos voláteis). / The conjugated polymers, especially polythiophenes, have emerged as alternative materials to obtain chemically selective layers in gas sensors. The main advantages of these materials are the possibility of obtaining sensing devices that operate at room temperature and the diversity of materials. For example, a simple modification of the side chain of polythiophene can provide materials with different chemical affinities, which can contribute to the improvement of the selectivity of these devices. The selectivity and sensitivity are the main practical limitations of the gas sensors containing conjugated polymers as sensing layers. In this study, different polythiophene derivatives have been synthesized by oxidative polymerization with ferric chloride and characterized by FTIR, 1H NMR, HPSEC and thermal analysis (TG). Films of these polymers have been obtained by spin-coating techniques and casting, depending on their solubility in chloroform. It has been shown that the surface characteristics and the properties of absorption in the UV-vis and the emission of the films of these polythiophene derivatives are dependent on the type of side chain attached to the thiophene ring. These films have been used in the study of their optical and electrical sensing properties of VOCs and humidity, and it has been demonstrated that optical sensors are less sensitive to these analytes than the electrical ones. Their fractional sensitivities are 10-7 and 10-5 ppm-1, respectively, with some exceptions. The responses of such sensors have been qualitatively and quantitatively reproducible, however, the responses of electrical sensors showed influence of the initial electrical characteristics of the films. Different detections patterns were showed for optical and electrical detections of a particular polymer, showing that these polymers are good candidates to be used as active layers in sensing devices to detect VOCs.

Os polímeros conjugados, principalmente da classe dos politiofenos, despontaram como materiais alternativos para a obtenção de camadas quimicamente seletivas em sensores de gases. Dentre as principais vantagens desses materiais estão a possibilidade de obtenção de dispositivos sensores que operem à temperatura ambiente e a diversidade de materiais. Assim, por exemplo, com uma simples modificação da cadeia lateral do politiofeno pode-se obter materiais com diferentes afinidades químicas, o que pode contribuir para a melhora da seletividade desses dispositivos. A seletividade e a sensibilidade são as maiores limitações práticas dos sensores de gases que utilizam os polímeros conjugados como camadas sensoras. Neste trabalho, diferentes derivados do politiofeno foram sintetizados via polimerização oxidativa com cloreto férrico e caracterizados químico-estruturalmente por FTIR, RMN 1H, HPSEC e análise térmica (TG). Filmes desses polímeros foram obtidos pelas técnicas spin-coating e casting, sendo que a escolha da técnica de preparo foi baseada na solubilidade desses polímeros em clorofórmio. Foi demonstrado que as características superficiais e as propriedades de absorção no Uv-vis e de emissão dos filmes desses politiofenos são influenciadas pelos tipos de cadeias laterais presentes nesses polímeros. Esses filmes foram também utilizados no estudo das suas propriedades sensoras óticas e elétricas para a detecção de VOCs e umidade, sendo demonstrado que os sensores óticos são menos sensíveis aos analitos propostos do que os sensores elétricos, apresentando valores de sensibilidades no intervalo de 10-7 a 10-5 ppm-1, respectivamente, com algumas exceções. As respostas de ambos os tipos de sensores contendo PHT foram qualitativamente e quantitativamente reprodutíveis, entretanto, as características de reprodutibilidade dos sensores elétricos de PHT apresentaram grande influência das condições elétricas iniciais de seus filmes. Diferentes padrões de detecção foram apresentados para as detecções óticas e elétricas de um determinado polímero, demonstrando que estes polímeros são bons candidatos para serem utilizados como camadas ativas em dispositivos de detecção de VOCs (compostos orgânicos voláteis). / The conjugated polymers, especially polythiophenes, have emerged as alternative materials to obtain chemically selective layers in gas sensors. The main advantages of these materials are the possibility of obtaining sensing devices that operate at room temperature and the diversity of materials. For example, a simple modification of the side chain of polythiophene can provide materials with different chemical affinities, which can contribute to the improvement of the selectivity of these devices. The selectivity and sensitivity are the main practical limitations of the gas sensors containing conjugated polymers as sensing layers. In this study, different polythiophene derivatives have been synthesized by oxidative polymerization with ferric chloride and characterized by FTIR, 1H NMR, HPSEC and thermal analysis (TG). Films of these polymers have been obtained by spin-coating techniques and casting, depending on their solubility in chloroform. It has been shown that the surface characteristics and the properties of absorption in the UV-vis and the emission of the films of these polythiophene derivatives are dependent on the type of side chain attached to the thiophene ring. These films have been used in the study of their optical and electrical sensing properties of VOCs and humidity, and it has been demonstrated that optical sensors are less sensitive to these analytes than the electrical ones. Their fractional sensitivities are 10-7 and 10-5 ppm-1, respectively, with some exceptions. The responses of such sensors have been qualitatively and quantitatively reproducible, however, the responses of electrical sensors showed influence of the initial electrical characteristics of the films. Different detections patterns were showed for optical and electrical detections of a particular polymer, showing that these polymers are good candidates to be used as active layers in sensing devices to detect VOCs.

O ácido politiofeno acético (PTAA) é um derivado do politiofeno bastante versátil. Sua solubilidade em alguns solventes orgânicos e em soluções básicas aquosas lhe confere extensa processabilidade na forma de filmes finos, característica importante para dispositivos e sensores. Neste trabalho, investigou-se a formação de filmes de PTAA com as técnicas de automontagem e Langmuir-Blodgett (LB). Os filmes automontados foram preparados com dois policátions, hidrocloreto de poli-alilamina (PAH) e cloreto de poli-dialildimetilamônio (PDAC). O crescimento dos filmes depende do pH das soluções e do tipo de policátion, sugerindo dependência do mecanismo de crescimento com as interações específicas polímeropolímero. A conformação do PTAA em filme tem correlação com sua conformação em solução, apontando para um efeito de memória. Por outro lado, a energia de superfície destes filmes não sofre influência da arquitetura nem dessas diferenças conformacionais. Ou seja, embora o volume do filme possa ser distinto, as superfícies possuem propriedades semelhantes. A morfologia dos filmes foi caracterizada a partir de imagens de AFM utilizando conceitos de geometria fractal e estatística. A dimensão fractal dos filmes é semelhante, indicando o mesmo processo de crescimento dos filmes, independentemente das condições da deposição. Os filmes obtidos em pH ácido tinham tamanho de grão e comprimentos de correlação maiores, sugerindo a deposição de cadeias mais enoveladas. Foi possível fabricar filmes autossustentados sem degradação aparente do material a partir de filmes automontados de PAH/PTAA, entrecruzando termicamente os grupos ácido carboxílico e amina. Este é o primeiro relato de filmes deste tipo com derivado do politiofeno. Os filmes LB de PTAA foram obtidos sem adjuvantes, mas as condições de deposição precisam ser aprimoradas. Para explorar a elevada afinidade química entre compostos contendo enxofre e metais pesados, filmes foram utilizados para detecção espectroscópica e eletroquímica. Espectros de fotoluminescência e UV-Vis demonstraram que os metais interagem apenas com os estados excitados resultando na supressão da fluorescência; no entanto, sem especificidade e apenas para longos períodos de exposição. Espectros de FTIR mostraram a presença dos sais na matriz dos filmes. Por sua vez, voltametrias cíclicas permitiram detectar Pb+2 e Hg+2, mas a irreversibilidade dos processos eletroquímicos, causando alargamento dos picos de oxirredução, inviabiliza a detecção simultânea. / Polythiophene acetic acid (PTAA) is a versatile polythiophene derivative. Its solubility in some organic solvents and in basic aqueous solutions makes it attractive for processing thin films, an important feature for the fabrication of devices and sensors. In this thesis, we investigate the formation of PTAA films using the layer-by-layer (LbL) and the Langmuir- Blodgett (LB) techniques. The LbL films were prepared with poly(allylamine hydrochloride) (PAH) and poly(diallydimethylammonium chloride) (PDAC), with film growth depending on the pH of the solutions and type of polycation, thus indicating that the growth mechanism depends on polymer-polymer interactions. The conformation of the PTAA molecules in solid state was correlated with that in solution, in a kind of memory effect. The surface energy of the films was not affected by the film architecture or different conformations. The film morphology was characterized with AFM images using concepts of fractal geometry and statistics. The fractal dimension was similar for all films, and therefore the overall growth obeys the same process regardless of the deposition conditions. Nevertheless, films obtained at acidic pH exhibited larger grain size and correlation lengths than those produced at basic pHs, suggesting deposition of more coiled chains. It was also possible to fabricate selfsustained films without apparent PTAA degradation from the PAH/PTAA LbL films, upon thermal crosslinking of carboxylic acid and amine groups. This is the first report of such films with a polythiophene derivative. LB films of PTAA were obtained without co-spreading materials, but the deposition conditions need to be optimized. To explore the high chemical affinity between PTAA and compounds containing sulfur and heavy metals, some films were used for spectroscopic and electrochemical detection. The UV-Vis and photoluminescence spectra indicated that the metals affect only the excited states, leading to fluorescence quenching after long exposure times and without specificity for the metals. The FTIR spectra pointed to salts in the films. Pb+2 and Hg+2 ions could be detected using cyclic voltammetry, but their simultaneous detection was hampered by the irreversibility of the electrochemical processes which caused broadening of the oxi-reduction peaks.