Blendas poliméricas de PAni dopada com ácido dodecilbenzeno sulfônico (PANI-DBSA) e copolímero etileno-propileno-monômero dieno desvulcanizado por microondas (dEPDM) foram obtidas por processo mecânico em diferentes concentrações. Caracterizações físico-químicas, morfológicas e elétrica foram realizadas para analisar as blendas. Um estudo sobre a desvulcanização da borracha EPDM foi descrito. Os ensaios de DSC mostraram temperaturas de transição vítrea diferentes nas blendas indicando que os componentes poliméricos não são totalmente miscíveis, o que permite a formação de uma rede condutora (PANI-DBSA) na matriz isolante (dEPDM). As análises de FTIR indicaram uma interação basicamente física entre o polímero PANI-DBSA e o copolímero dEPDM. As análises de raios-X confirmaram a presença de uma fase cristalina no interior das blendas atribuída à PANI-DBSA. Os ensaios de TGA mostraram que a PAni-DBSA diminuiu, significativamente, a estabilidade térmica do dEPDM. As análises de DMTA apresentaram a diminuição do amortecimento do sistema ocasionado pela presença da PAni, que é mais rígida, no segmento flexível do EPDM; ou seja, a mobilidade da cadeia fica mais limitada. Finalmente, o estudo de condutividade elétrica das blendas foi realizado e como esperado, esta aumenta com a concentração de PANIDBSA nas blendas, e um baixo limite de percolação pode ser observado devido à condutividade ocorrer para baixas concentrações de material condutor (<20%). A condutividade máxima alcançada foi de, aproximadamente, 102 S/cm para a composição de 50% de PANI-DBSA em massa. / Polyaniline doped with dodecylbenzenesulfonic acid (PAni-DBSA) and ethylene-propylene-diene-monomer (EPDM) rubber devulcanizated by microwave (dEPDM) blends have been prepared by mechanical process. Flexible, free-standing and stretchable films have been obtained, which have been characterized by electrical conductivity measurements, FTIR, XRD, DSC, TGA, DMTA and SEM. Study about EPDM rubber devulcanization has been described. DSC analysis have showed different glass-transition temperatures in the blends and it has been observed that the compositions present enough compatibility to form a conductive network (PAni-DBSA) in the elastomeric matrix (dEPDM). By FTIR analysis, it has been noted that there was not modification about the spectrum of blends; therefore the interactions between the components were, basically, physics. X-ray analysis have confirmed the presence of a crystalline phase into the blends that is attributed by PAni-DBSA. TGA analysis have showed that the PAni-DBSA decreased significantly the rubber thermal stability. DMTA analysis have indicated that the system damping decreased according to the presence of PAni because of its stiffness. Finally, blends electric conductivity study has been carried out and as expected, the conductivity have increased with PAni-DBSA concentration in the blends and a low percolation threshold has been observed with the onset of conductivity occurring at lower concentrations of the conductive materials (<20%).

Neste trabalho, foi realizado o crescimento de nanotubos de carbono pela técnica de deposição química a vapor (CVD) térmica catalítica, utilizando-se filmes finos de níquel como material catalisador, gás metano (CH4) como fonte de hidrocarboneto e nitrogênio (N2) como gás de arraste. Amostras processadas sobre filmes de Ni de 15 nm de espessura, depositados sobre substrato de óxido de silício (SiO2), com temperatura de processo de 900 ºC e tempo de 15 minutos promoveram uma maior densidade de síntese de nanotubos de carbono, utilizando-se um fluxo na proporção de 2 partes de N2 para 1 parte de CH4. Comprovou-se sua síntese através da visualização de sua morfologia por microscopia eletrônica de varredura (SEM) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM), além da extração de seu espectro característico por espectroscopia Raman e espectroscopia de dispersão de raio-X (EDS). Em um segundo estudo, depositaram-se sobre substratos de vidro filmes transparentes e condutores (TCF) à base de nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNT) comerciais, pela técnica de dip coating. Para isso, realizou-se a dispersão dos nanotubos sob diversas concentrações em água deionizada (DI) com o auxílio do surfactante dodecil sulfato de sódio (SDS), com posterior funcionalização através do ataque químico por ácido nítrico (HNO3), visando sua aplicação na fabricação de células solares. Foram utilizados os equipamento de quatro pontas e curva corrente x tensão (IV) para caracterização elétrica, transmitância por espectrofotometria para caracterização óptica, SEM para a visualização de sua morfologia e espectroscopia Raman para a análise química de suas estruturas. Valores de resistência de folha de 2x105 W/ e transmitância de 65% foram obtidos nas amostras mais concentradas, com 0,2 mg de nanotubos por ml de água DI. Uma etapa de limpeza em água DI pós deposição foi feita para remoção do excesso de surfactante presente no filme, o que prejudica tanto as características elétricas e ópticas, por ser um dielétrico e não ser transparente. Essa limpeza melhorou o valor de transmitância, porém aumentou a resistência de folha, devido à remoção parcial dos nanotubos presentes no filme, interrompendo em certos pontos a malha que promovia a passagem de corrente elétrica. O ataque químico por HNO3 promoveu a criação de algumas quebras na estrutura do carbono, o que é verificado pelo aumento da banda D, característico da presença de defeitos. / In this work, the growth of CNTs was investigated, using chemical vapor deposition (CVD) thermal catalytic technique, carried out by utilizing thin films of nickel as catalyst material, methane (CH4) as hydrocarbon source and nitrogen (N2) as carrier gas. Samples processed onto 15 nm thick Ni films, deposited on silicon oxide (SiO2) substrates, at a temperature of 900 °C for 15 minutes, promoted a higher density of carbon nanotubes, using a gas mixture at the ratio of 2 parts of N2 and 1 part of CH4. This was verified by analysing the nanotubes morphology by scanning electron microscopy (SEM) and transmission electronic microscopy (TEM) and by the extraction of its characteristic spectrum by Raman spectroscopy and energy dispersive spectroscopy (EDS). In a second study, transparent conductive films (TCF) based on commercial multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) were deposited on glass substrates by the dip coating technique. To do so, carbon nanotubes (CNTs) with different concentrations were dispersed in deionized water (DI) with the addition of the surfactant sodium dodecyl sulfate (SDS), and subsequent functionalization through chemical attack by nitric acid (HNO3), aiming their application in solar cell fabrication. The four point probe equipment and current x voltage curve (IV) was used for electrical characterization, transmittance for optical characterization, SEM to visualize their morphology and Raman spectroscopy for chemical analysis of their structures. Sheet resistance values of 2x105 W/ and transmittance of 65% were obtained in the most concentrated samples, with 0.2 mg per ml of nanotubes in deionized water (DI). A cleaning stage in DI water after deposition was taken for removal of surfactant excess in the film, which harms both the electrical and optical characteristics, as it is a dielectric and not transparent. This cleaning improved the transmittance value, but increased the sheet resistance due to partial removal of the nanotubes in the film, interrupting at certain points the mesh of CNTs that promoted the passage of electric current. The chemical attack by HNO3 promoted the functionalization by creating some breaks in the carbon structure, which is checked by the observation of the increasing in D band, which is characteristic of defects.

O presente trabalho tem como objetivo principal a eletrofiação de nanofibras poliméricas de poliacrilonitrila (PAN) e polifluoreto de vinilideno (PVDF), incorporadas com negro de fumo (NF) e ftalocianina de cobre (CuPc), visando aplicações em dispositivos sensores. Inicialmente foram preparadas soluções de PAN puro a 6 % em peso e PVDF puro a 20% em peso e foram misturadas a essas soluções partículas de negro de fumo e ftalocianina de cobre, obtendo soluções de PAN/NF, PVDF/NF, PAN/CuPc e PVDF/CuPc. Foi determinada a viscosidade absoluta das soluções. Realizou-se a eletrofiação para obtenção de nanofibras que foram caracterizadas segundo o diâmetro e morfologia, usando microscópio óptico e microscópio eletrônico de varredura. Para avaliar as interações polímero-polímero, polímero-partícula foram analisadas por espectroscopia FITR e Raman. Com as fibras de PAN/NF foi analisada a resistência e condutância elétrica das membranas usando um picoamperímetro digital, visando aplicação como filtro eletrostático. Foi construído canal na lâmina de silício usando um feixe de laser visando a deposição de fibras dentro do canal usando a técnica de focagem eletrodinâmica com tensão aplicada em máscaras de cobre. Foi usada a técnica da microbalança de cristal de quartzo para determinar a variação de massa adsorvida por membranas de PAN/CuPc e PVDF/CuPc por meio da medida da variação de frequência usando um frequencímetro digital, onde se observou que essas membranas são promissoras para atuar como sensores de vapor de amônia. / The main objective of this work is the incorporation of different particles in order to electrospun polymeric nanofibers of polyacrylonitrile (PAN) and polyvinylidene fluoride (PVDF), aiming at applications in sensor devices. Initially, solutions of PAN pure 6 wt% and PVDF pure 20 wt% were prepared and these solutions were mixed with carbon black (NF) particles and copper phthalocyanine (CuPc), obtaining solutions of PAN/NF, PVDF/NF, PAN/CuPc and PVDF/CuPc. The absolute viscosity of the solutions was determined. The electrospinning was performed to obtain nanofibers that were characterized according to the diameter and morphology, using optical microscope and scanning electron microscopy. To evaluate the polymer-polymer and polymer-particle interactions, FITR and Raman spectroscopy were performed. The resistance and conductance of the membranes electrospun from PAN/NF solution were analyzed using a digital picoammeter, and an increase in the resistance was measured. This result shows that the membrane is suitable to be applied as electrostatic filter. A channel was constructed on the silicon wafer using a laser beam for the deposition of fibers inside the channel using the electrodynamic focusing technique. The quartz crystal microbalance technique was used to determine the applicability of the membranes as sensor layer. The results of PAN/CuPc and PVDF/CuPc membranes suggests that these membranes are promising to act such as ammonia vapor sensors.

Blendas poliméricas de PAni dopada com ácido dodecilbenzeno sulfônico (PANI-DBSA) e copolímero etileno-propileno-monômero dieno desvulcanizado por microondas (dEPDM) foram obtidas por processo mecânico em diferentes concentrações. Caracterizações físico-químicas, morfológicas e elétrica foram realizadas para analisar as blendas. Um estudo sobre a desvulcanização da borracha EPDM foi descrito. Os ensaios de DSC mostraram temperaturas de transição vítrea diferentes nas blendas indicando que os componentes poliméricos não são totalmente miscíveis, o que permite a formação de uma rede condutora (PANI-DBSA) na matriz isolante (dEPDM). As análises de FTIR indicaram uma interação basicamente física entre o polímero PANI-DBSA e o copolímero dEPDM. As análises de raios-X confirmaram a presença de uma fase cristalina no interior das blendas atribuída à PANI-DBSA. Os ensaios de TGA mostraram que a PAni-DBSA diminuiu, significativamente, a estabilidade térmica do dEPDM. As análises de DMTA apresentaram a diminuição do amortecimento do sistema ocasionado pela presença da PAni, que é mais rígida, no segmento flexível do EPDM; ou seja, a mobilidade da cadeia fica mais limitada. Finalmente, o estudo de condutividade elétrica das blendas foi realizado e como esperado, esta aumenta com a concentração de PANIDBSA nas blendas, e um baixo limite de percolação pode ser observado devido à condutividade ocorrer para baixas concentrações de material condutor (<20%). A condutividade máxima alcançada foi de, aproximadamente, 102 S/cm para a composição de 50% de PANI-DBSA em massa. / Polyaniline doped with dodecylbenzenesulfonic acid (PAni-DBSA) and ethylene-propylene-diene-monomer (EPDM) rubber devulcanizated by microwave (dEPDM) blends have been prepared by mechanical process. Flexible, free-standing and stretchable films have been obtained, which have been characterized by electrical conductivity measurements, FTIR, XRD, DSC, TGA, DMTA and SEM. Study about EPDM rubber devulcanization has been described. DSC analysis have showed different glass-transition temperatures in the blends and it has been observed that the compositions present enough compatibility to form a conductive network (PAni-DBSA) in the elastomeric matrix (dEPDM). By FTIR analysis, it has been noted that there was not modification about the spectrum of blends; therefore the interactions between the components were, basically, physics. X-ray analysis have confirmed the presence of a crystalline phase into the blends that is attributed by PAni-DBSA. TGA analysis have showed that the PAni-DBSA decreased significantly the rubber thermal stability. DMTA analysis have indicated that the system damping decreased according to the presence of PAni because of its stiffness. Finally, blends electric conductivity study has been carried out and as expected, the conductivity have increased with PAni-DBSA concentration in the blends and a low percolation threshold has been observed with the onset of conductivity occurring at lower concentrations of the conductive materials (<20%).

During the last decade medical applications of textile sensors have been growing rapidly and textile sensors are the focal research point for many sensor projects. Textile sensors are still not available as a mainstream product to replace conventional electric sensors and electrodes. Textile sensors can be integrated in a textile garment to measure vital signs of a human being. In this regard stretch sensors are able to measure breathing rate of a person. In this project we use seamless knitting technique to make stretch sensors using conductive fibers. The resistance difference between stretching and relaxing of these sensors gives a pattern for human breathing. Four knitting structures with different conductive fibers are made and tested with cyclic tester to construct a graph between resistance and time to find the knitting structure which gives the best results. Tests are also done to check the results after washing. These sensors can be used in breathing monitoring of patients during daily life. / Program: Master Programme in Textile Technology

The concept of sustainable use of materials defines as utilizing raw material as less aspossible and introducing less toxic substances to the environment as well. Smartmaterials are one route for sustainability, as they have optimal performance in relation tomaterial composition. New technologies can be developed by using smart materials. Onearea is the development of smart textiles, meaning the incorporation of electronicfunctions in textiles. These functions can be used for human protection or monitoring ofhealth.Conductivity is a key factor in smart textiles. The aim of this report is to identifyelectrically conductivity of textile fibres in conjunction with conductive polymer(polyaniline). By applying conductive polymer (polyaniline ink) on textiles fabric andfibres it is possible to obtain conductive textile products. This project focuses on thedevelopment of conductive fibres by coating of an individual fibre or a few differenttypes of fabric with conductive polymer polyaniline dispersion in water and toluene assolvent. Various situations have been taken into consideration and investigated fordifferent concentration to different times of coating and deposit thickness. Performanceon resistivity calculation led to find optimum concentration and coating numbers anddeposit thickness. Based on the inventory, a qualitative resistivity analysis is carried outfor the purpose of identifying which combination of concentration and times of coating inthe case of woven types fibre or coating thickness in the case of non woven types offabrics as well as the types of fabrics would provide the better conductivity properties in the textile fibres and fabrics.

During the last decade medical applications of textile sensors have been growing rapidly and textile sensors are the focal research point for many sensor projects. Textile sensors are still not available as a mainstream product to replace conventional electric sensors and electrodes. Textile sensors can be integrated in a textile garment to measure vital signs of a human being. In this regard stretch sensors are able to measure breathing rate of a person. In this project we use seamless knitting technique to make stretch sensors using conductive fibers. The resistance difference between stretching and relaxing of these sensors gives a pattern for human breathing. Four knitting structures with different conductive fibers are made and tested with cyclic tester to construct a graph between resistance and time to find the knitting structure which gives the best results. Tests are also done to check the results after washing. These sensors can be used in breathing monitoring of patients during daily life. / Program: Master programme in Textile Technology

Com o crescimento populacional e a demanda energética crescente, a sociedade contemporânea têm enfrentado novos desafios para se manter. A aplicação da robótica em diversas áreas está cada vez mais comum, contribuindo para suprir estes novos desafios. Contudo, ainda existem casos em que o uso da robótica convencional é proibitivo, como em ambientes com campos elétricos e/ou magnéticos intensos, encontrado, por exemplo, nos sistemas de distribuição de energia elétrica e em máquinas de ressonância magnética. Isto porque os componentes condutores e ferromagnéticos utilizados podem oferecer perigos, causando queimaduras, curtos-circuitos e até lançamento de componentes. Em vista destas dificuldades, este trabalho propõe a construção de um manipulador robótico capaz de atuar nestas condições de campos elétricos e magnéticos elevados. Na construção de tal dispositivo, entretanto, é necessário o estudo da estrutura mecânica, dos atuadores, dos sensores e do controlador. No caso da estrutura mecânica e dos sensores, existem alternativas não condutoras disponíveis. O controlador geralmente é um microcomputador ou um dispositivo eletrônico, portanto condutor. Uma alternativa é manter o controlador distante e isolado do ambiente de risco. Mas para que esta hipótese seja testada, é necessário um atuador não condutor e não ferromagnético. Por isso, este trabalho propõe a construção de um atuador livre de materiais ferromagnéticos e condutores baseado no músculo artificial pneumático de McKibben. Músculos artificiais pneumáticos são disponíveis comercialmente, entretanto possuem materiais metálicos. Além disso, o controle preciso destes atuadores é dificultado pela sua alta não linearidade. Para verificar a viabilidade da aplicação de músculos artificiais em um manipulador não condutor, foram realizados testes com protótipos de músculos artificiais construídos com materiais compatíveis. O projeto e o dimensionamento do músculo artificial é abordado. Finalmente, é realizado o controle PID do músculo para avaliar sua controlabilidade e viabilidade de aplicação para tarefas de precisão em posicionamento. / With the population growth and the evergrowing energy dependency, the contemporary society have been facing new challenges to maintain yourself. The use of robotics in various fields is each time more common, contributing to surpass these new challenges. However, there are still cases where applying conventional robotics is prohibitive, such as in high electric and magnetic field environments, found, for example, in electric energy distribution systems and in magnetic resonance imaging machines. That\'s because conductive and ferromagnetic components can cause serious problems, like burns, short-cuts and even be throwed at high velocities. Knowing these difficulties, this work proposes the construction of a robotic manipulator capable of acting in these high electric and magnetic field environments. To build such manipulator, however, it\'s necessary to study the mechanic structure, the actuators, the sensors and the controller. In the case of the mechanic structure and sensors, there exists non-conductive and non-magnetic alternatives available. The controller is, in general, a microcomputer or an electric device, therefore, conductive. One alternative is to keep the controller far away from the risk environment. But to test this hypothesis, it\'s necessary to have a non-conductive and non-ferromagnetic actuator. Because of that, this work proposes the construction of an actuator free of conductive and magnetic materials, based on the McKibben pneumatic artificial muscle. Pneumatic artificial muscles are available commercially, but they have metallic components. Besides, the accurate control of these actuators is difficult for their high non-linearities. To verify the viability of applying artificial muscles on a non-conductive manipulator, tests were conducted with artificial muscle prototypes built with compatible materials. The design and dimensioning of the artificial muscle are covered. Finally, the PID controller is implemented to evaluate the muscle\'s controllability and its viability for tasks that need position accuracy.

É grande o interesse em combinar as propriedades mecânicas e elétricas de diferentes materiais poliméricos. Neste trabalho, filmes de Borracha Natural com camadas superficiais condutoras de polianilina (PANI) são preparados e caracterizados por diferentes técnicas. A PANI dopada foi depositada em ambos os lados do filme de borracha por polimerização química \"in situ\" da anilina a temperatura ambiente. O processo da polimerização da PANI \"in situ\" foi otimizado variando a concentração dos reagentes químicos com o objetivo de se obter uma camada de PANI com espessura desejada, boa adesão na borracha e que produzisse também aumento da condutividade elétrica na superfície. As amostras obtidas são caracterizadas usando-se Microscopia Eletrônica de Varredura, Microscopia Óptica, Difratometria de raios-X, análise por Calorimetria Diferencial de Varredura, análise Termo-Dinâmico-Mecânica, análise Termogravimétrica, Espectroscopia no FT-IR, Ensaio Mecânico e condutividade elétrica na superfície e no volume dos filmes preparados. Os resultados mostram que os filmes produzidos são do tipo multicamadas, pois não há uma interpenetração da PANI na borracha. A melhor condutividade e uniformidade é obtida com filmes preparados com três deposições, atingindo a ordem de 10-7 S/cm / The combination of properties of different polymeric materials in one sample is of great interest. In this work natural rubber films covered with a layer of conductive polyaniline (PANI) were prepared and studied by means of several experimental techniques. The doped PANI layer was deposited onto both rubber films surfaces by the \"in situ\" polymerization technique. The polymerization of PANI was performed at room temperature and the deposition process was optimized in order to obtain a PANI layer with an adequate thickness, good adhesion to the rubber and to promote the increase of its surface electric conductivity. Samples were characterized employing the scanning electron microscopy, optical microscopy, X-ray diffractometry, differential scanning calorimetry, thermo gravimetric analysis, dynamic mechanical thermal analysis, mechanical analysis and surface/volume electric conductivity. Results showed that the formed films consisted of a PANI layer that did not penetrated in the rubber. The better uniformity of deposition and maximum electric conductivity of the order of 10-7 S/cm was obtained on films that were prepared by deposition of three PANl layers

New textile materials are constantly being brought into the automotive field, and automobile design is a leader in innovative and spectacular developments where smart textile materials are used. The main elements of the current project are textile material research, automotive research, design and development of two upholstery concepts for automotives using smart textiles. The added values are RFI/EMI (Radio Frequency Interference / Electro Magnetic Interference) shielding qualities, light emitting, light reflective and antistatic qualities. Values in the smart-textile area are obtained through choice of material and textile techniques. Transportation textiles are considered high performance technical fabrics, but they must also meet the aesthetic demands of the market. In the current project the design is inspired by Japanese architectural thinking and strives to relate to outdoor environment to reduce the border between indoor and outdoor environment. The inspiration source is water surfaces. The colour setting is also inspired by water surfaces. Material selection is based on the chosen added values, material qualities, appearance and availability. The result of the work is two different upholstery concepts visualizing qualities of smart materials and requests the automotive field. Sprinkle is an upholstery with light emitting, light reflective and antistatic values. The materials used are monofilament, polyester and electroluminescent wires. Wave is an upholstery design with antistatic, light reflective and RFI/Emi shielding qualities. The materials used are stainless steel yarn, rubco and monofilament. / <p>Program: Konstnärligt masterprogram i mode- och textildesign</p><p>Uppsatsnivå: D</p>