O objetivo deste trabalho foi implementar um sistema para a determinação do coeficiente piroelétrico em materiais poliméricos. O método consiste em variar a temperatura da amostra de forma senoidal e medir a corrente em função do tempo. Através do sinal da corrente elétrica e da sua diferença de fase com a temperatura, separa-se a corrente elétrica de origem piroelétrica, a partir da qual se determina o coeficiente piroelétrico. Apresenta-se a caracterização do sistema abrangendo aspectos como o intervalo de temperatura das medidas e amplitude e freqüência da oscilação da temperatura. O método foi empregado para realizar medidas exploratórias com o polímero ferroelétrico poli(fluoreto de vinilideno), PVDF, polarizado pela aplicação de uma rampa de tensão, e com o polímero poli(metacrilato de metila), PMMA, com corante polar, polarizado com o triodo de corona. Nas medidas foram variados os parâmetros do processo de polarização elétrica tais como o campo elétrico máximo e a temperatura / An experimental setup to measure the pyroelectric coefficient of polymers was implemented. The method is based on the measurement of the electric current generated by the sample when its temperature was set to oscillate sinusoidally. Using the measured current and its phase difference related with the temperature thepyroelectric current was obtained, from that the pyroelectric coefficient was determined. It is shown the characterization of the experimental system such as the temperature amplitude and frequency interval of operation. The method was applied in exploratory measurements employing the ferroelectric polymer poly(vynilidene fIuoride), PVDF, poled by a ramp voltage, and the poly(methyl metacrylate), PMMA, having a polar dye, poled with the carona triode. Measurements were performed far different poling conditions such as the maximum applied field and temperature

O objetivo deste trabalho foi implementar um sistema para a determinação do coeficiente piroelétrico em materiais poliméricos. O método consiste em variar a temperatura da amostra de forma senoidal e medir a corrente em função do tempo. Através do sinal da corrente elétrica e da sua diferença de fase com a temperatura, separa-se a corrente elétrica de origem piroelétrica, a partir da qual se determina o coeficiente piroelétrico. Apresenta-se a caracterização do sistema abrangendo aspectos como o intervalo de temperatura das medidas e amplitude e freqüência da oscilação da temperatura. O método foi empregado para realizar medidas exploratórias com o polímero ferroelétrico poli(fluoreto de vinilideno), PVDF, polarizado pela aplicação de uma rampa de tensão, e com o polímero poli(metacrilato de metila), PMMA, com corante polar, polarizado com o triodo de corona. Nas medidas foram variados os parâmetros do processo de polarização elétrica tais como o campo elétrico máximo e a temperatura / An experimental setup to measure the pyroelectric coefficient of polymers was implemented. The method is based on the measurement of the electric current generated by the sample when its temperature was set to oscillate sinusoidally. Using the measured current and its phase difference related with the temperature thepyroelectric current was obtained, from that the pyroelectric coefficient was determined. It is shown the characterization of the experimental system such as the temperature amplitude and frequency interval of operation. The method was applied in exploratory measurements employing the ferroelectric polymer poly(vynilidene fIuoride), PVDF, poled by a ramp voltage, and the poly(methyl metacrylate), PMMA, having a polar dye, poled with the carona triode. Measurements were performed far different poling conditions such as the maximum applied field and temperature

Foi desenvolvido um novo método para a determinação da polarização ferroelétrica de polímeros ferroelétricos, em particular do PVDF estirado biaxialmente. A técnica consiste em manter constante a corrente através da amostra e medir a evolução da tensão (V versus t) entre os eletrodos da mesma. As medidas foram realizadas em ambiente com atmosfera de ar superseco o que permite desprezar a condução elétrica das amostras, simplificando sobremaneira as equações do problema. Considera-se a existência de dois tipos de polarização: a ferroelétrica, com tempo de chavamento desprezível, e uma polarização elétrica foram realizados em duas situações distintas: com chaveamento e sem chaveamento ferroelétrico. O procedimento permite avaliar a dependência da polarização ferroelétrica com o campo, determinada a partir da equação geral da corrente. Para se descrever a resposta da polarização elétrica dependente do tempo, usa-se o princípio da superposição e assume-se que ela está em fase com o campo elétrico aplicado (processo lento). Será mostrado que é possível determinar a polarização ferroelétrica do polímero PVDF estirado biaxialmente sem a necessidade de determinar a formas funcionais da polarização dependente do tempo e de se conhecer o valor da capacitância da amostra. / In this work a novel method was developed for the determination of the ferroelectric polarization of ferroelectric polymers, in particular of biaxially stretched PVDF. The technique consists of maintaining constant the current through the sample and to measure the evolution of the bias voltage (V versus t) on the electrodes. Measurements were performed in super-dry air, which allows one to neglect the electric surface and volumetric conduction of the samples, simplifying the equations of the problem. It is considered the existence of two polarization types: the ferroelectric, with a very short switching time, and a another polarization dependent of the time. The processes for studying the electric polarization were accomplished in two different situations: with switching and without ferroelectric switching. The procedure allows evaluating the dependence of the ferroelectric polarization on the electric field, determined starting from the general equation of the current. To describe the time dependent polarization it is used the principle of superposition and the polarization value assumed to be in phase with the applied electric field (slow process). It will be shown that it is possible to determine the ferroelectric polarization of the material without the need of the functional form of the polarization and the value of the capacitance of the sample.

Neste trabalho foi investigado o comportamento elétrico dos sistemas poliméricos preparados com o poliestireno, PS, e poli(metacri1ato de metila), PMMA, dopados com o corante vermelho disperso 1, DR1. O processo de polarização dos filmes poliméricos foi realizado usando o triodo de corona operando em duas configurações: i) carregamento com corrente de carga constante, ii) com tensão de grade constante. O processo de polarização por corona foi investigado variando-se os parâmetros do processo, tais como: corrente de carga, tempo, temperatura, campo elétrico de saturação e porcentagem de corante das amostras. As medidas da corrente elétrica no estado estacionário em função campo elétrico permitiram mostrar que o processo de condução elétrica nos dois sistemas obedecem o modelo de Poole-Frenkel. O valor da polarização elétrica induzida foi avaliada através de medidas do coeficiente piroelétrico, o qual é diretamente proporcional a polarização na amostra. No caso do PS(DR1) deu-se ênfase a investigação de medidas de corrente termo estimulada para avaliar a polarização elétrica induzida nas amostras por aplicação de uma ddp. Medidas da constante dielétrica complexa para os dois sistemas poliméricos foram realizadas em função da freqüência para diferentes temperaturas. Os resultados obtidos mostraram que a orientação e relaxação dos corantes nas amostras são associados ao movimento das cadeias poliméricas, i.e., relaxação do tipo &#945. / Some electrical properties of guest-host polymeric systems made with polystyrene, PS, and poly(methyl methacrylate), PMMA, and the disperse red 1 dye, DR1 were investigated. The poling process of films were performed with the corona triode set up operating in two modes: i) charging with constant current, ii) with a constant grid voltage. The influence of parameters such as the charging current, electric field at the s, time, temperature and the percentage of DR1 was investigated. Measurements of the steady state current versus the electric field allowed us to show that the electric conduction process in both polymeric systems follow the Poole-Frenkel model. The electric polarization induced in samples was evaluated measuring the piroelectric coefficient, which is directly proportional to the polarization value. For PS(DR1) samples thermally stimulated current measurements were performed to investigate the electric polarization obtained by application of a dc voltage. Measurements of the complex dielectric constant with the two polymeric systems as function of the frequency for different temperatures were performed. Results showed that orientation and relaxation of DR1 dye in samples are related to the chain movement, i.e., &#945 relaxation process.

Neste trabalho foi investigado o comportamento elétrico dos sistemas poliméricos preparados com o poliestireno, PS, e poli(metacri1ato de metila), PMMA, dopados com o corante vermelho disperso 1, DR1. O processo de polarização dos filmes poliméricos foi realizado usando o triodo de corona operando em duas configurações: i) carregamento com corrente de carga constante, ii) com tensão de grade constante. O processo de polarização por corona foi investigado variando-se os parâmetros do processo, tais como: corrente de carga, tempo, temperatura, campo elétrico de saturação e porcentagem de corante das amostras. As medidas da corrente elétrica no estado estacionário em função campo elétrico permitiram mostrar que o processo de condução elétrica nos dois sistemas obedecem o modelo de Poole-Frenkel. O valor da polarização elétrica induzida foi avaliada através de medidas do coeficiente piroelétrico, o qual é diretamente proporcional a polarização na amostra. No caso do PS(DR1) deu-se ênfase a investigação de medidas de corrente termo estimulada para avaliar a polarização elétrica induzida nas amostras por aplicação de uma ddp. Medidas da constante dielétrica complexa para os dois sistemas poliméricos foram realizadas em função da freqüência para diferentes temperaturas. Os resultados obtidos mostraram que a orientação e relaxação dos corantes nas amostras são associados ao movimento das cadeias poliméricas, i.e., relaxação do tipo &#945. / Some electrical properties of guest-host polymeric systems made with polystyrene, PS, and poly(methyl methacrylate), PMMA, and the disperse red 1 dye, DR1 were investigated. The poling process of films were performed with the corona triode set up operating in two modes: i) charging with constant current, ii) with a constant grid voltage. The influence of parameters such as the charging current, electric field at the s, time, temperature and the percentage of DR1 was investigated. Measurements of the steady state current versus the electric field allowed us to show that the electric conduction process in both polymeric systems follow the Poole-Frenkel model. The electric polarization induced in samples was evaluated measuring the piroelectric coefficient, which is directly proportional to the polarization value. For PS(DR1) samples thermally stimulated current measurements were performed to investigate the electric polarization obtained by application of a dc voltage. Measurements of the complex dielectric constant with the two polymeric systems as function of the frequency for different temperatures were performed. Results showed that orientation and relaxation of DR1 dye in samples are related to the chain movement, i.e., &#945 relaxation process.

Foi desenvolvido um novo método para a determinação da polarização ferroelétrica de polímeros ferroelétricos, em particular do PVDF estirado biaxialmente. A técnica consiste em manter constante a corrente através da amostra e medir a evolução da tensão (V versus t) entre os eletrodos da mesma. As medidas foram realizadas em ambiente com atmosfera de ar superseco o que permite desprezar a condução elétrica das amostras, simplificando sobremaneira as equações do problema. Considera-se a existência de dois tipos de polarização: a ferroelétrica, com tempo de chavamento desprezível, e uma polarização elétrica foram realizados em duas situações distintas: com chaveamento e sem chaveamento ferroelétrico. O procedimento permite avaliar a dependência da polarização ferroelétrica com o campo, determinada a partir da equação geral da corrente. Para se descrever a resposta da polarização elétrica dependente do tempo, usa-se o princípio da superposição e assume-se que ela está em fase com o campo elétrico aplicado (processo lento). Será mostrado que é possível determinar a polarização ferroelétrica do polímero PVDF estirado biaxialmente sem a necessidade de determinar a formas funcionais da polarização dependente do tempo e de se conhecer o valor da capacitância da amostra. / In this work a novel method was developed for the determination of the ferroelectric polarization of ferroelectric polymers, in particular of biaxially stretched PVDF. The technique consists of maintaining constant the current through the sample and to measure the evolution of the bias voltage (V versus t) on the electrodes. Measurements were performed in super-dry air, which allows one to neglect the electric surface and volumetric conduction of the samples, simplifying the equations of the problem. It is considered the existence of two polarization types: the ferroelectric, with a very short switching time, and a another polarization dependent of the time. The processes for studying the electric polarization were accomplished in two different situations: with switching and without ferroelectric switching. The procedure allows evaluating the dependence of the ferroelectric polarization on the electric field, determined starting from the general equation of the current. To describe the time dependent polarization it is used the principle of superposition and the polarization value assumed to be in phase with the applied electric field (slow process). It will be shown that it is possible to determine the ferroelectric polarization of the material without the need of the functional form of the polarization and the value of the capacitance of the sample.

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-06-06T20:07:41Z No. of bitstreams: 1 RaffaelPinto.pdf: 7905766 bytes, checksum: 7f7997961e840698d9d936cdea00b602 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-06T20:07:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RaffaelPinto.pdf: 7905766 bytes, checksum: 7f7997961e840698d9d936cdea00b602 (MD5) Previous issue date: 2008-05-21 / Fundação de Amparo à Pesquisa e ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Maranhão (FAPEMA) / In this work have been investigated the dielectric and vibrational properties of the ORMOSIL membranes based on PDMS and TEOS doped with MDS using the Di erential Scanning Calorimetry (DSC), impedance, Raman and infrareds spectroscopy technics. Such membranes are hybrid organic-inorganic materials with potential application in PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) and were doped with concentrations 0%(Pure Membrane), 5%, 10%, 20% e 30% of MDS. The thermal measurements were performed in the range from room temperature and 550 oC. The results showed that, after the MDS inclusion, the membranes absorb water. Besides, then thermal stability of the membranes decreased with the MDS inclusion. The dielectrics measurements were performed in temperature range of 313K-373K. The results showed that room temperature conductivity increases linearly with the frequency, until 353K, suggesting a hopping conduction and leaving this linear behavior above 353K. Besides, it was observed that conductivity doesn't increases linearly with MDS concentration, but increases until maximal value for 20% MDS concentration and decreases again for 30% MDS concentration de ning a synergetic e ect, which probably is associate with con gurational arrange of microcristallites MDS. Another feature of that membranes is a relaxation process visible in the electrical module graphics which appear just in doped membranes, being however, due to the MDS. The vibrational properties of hybrids membranes were obtained through Raman scattering and infrared. The results con rmed the presence of Si¡O¡Si, Si¡C, Si¡OH, C2H5, Si¡CH3, CH3, CH2, C¡H, S=O and S¡O groups. Where the S=O and S¡O groups are presents just in MDS compound. Consequently, their respective peaks appear only in the doped membrane spectra. / Neste trabalho foram investigadas as propriedades térmicas, dielétricas e vibracionais das membranas de ORMOSIL baseadas em PDMS e TEOS dopadas com MDS através das técnicas de calorimetria diferencial de varredura, espectroscopias de impedância, Raman e infravermelho. Essas membranas são materiais híbridos orgânico-inorgânico com grande potencialidade de aplicação em células combustíveis do tipo PEM (Proton Exchange Membrane) e foram dopadas nas concentrações de 0%(Pura), 5%, 10%, 20% e 30% de MDS. As medidas térmicas foram realizadas entre a temperatura ambiente e 500 oC e mostraram que as membranas passam a absorver água quando o MDS é inserido. Mostraram também que as membranas têm sua estabilidade térmica reduzida quando o MDS é inserido. As medidas dielétricas foram realizadas no intervalo de temperatura entre 40 e 100oC. Os resultados mostraram que a condutividade à temperatura ambiente aumenta de maneira praticamente linear com a freqüência, mantendo-se assim até 80±C sugerindo uma condução por hopping e deixando de ter esse comportamento linear para temperaturas acima de 80±C. Observou-se também que a condutividade não aumenta linearmente com a concentração de MDS, mas atinge um valor máximo para a membrana com 20% de MDS e diminui novamente para a membrana com 30% de MDS caracterizando assim um efeito sinergético, que provavelmente está associado ao arranjo configuracional dos microcristalitos do MDS. Uma outra característica interessante dessas membranas, é um processo de relaxação visível nos grá cos do módulo elétrico o qual consta apenas nas membranas dopadas, sendo portanto, característico do MDS. As propriedades vibracionais desses materiais híbridos foram determinadas através de medidas do espalhamento Raman. Os resultados da espectroscopia Raman e infravermelho confirmaram a presença dos grupos Si¡O¡Si, Si¡C, Si¡OH, C2H5, Si¡CH3, CH3, CH2, C¡H, S=O e S¡O. Onde estes dois últimos estão presentes somente no MDS e, por essa razão, seus respectivos picos só se apresentaram no espectro das membranas dopadas.