Nanotubos de carbono (NTC) apresentam superlativas propriedades físico-químicas. Por essa razão, têm sido tema de diversas pesquisas, teóricas e experimentais, para sua aplicação em compósitos que transmitam a outros materiais de interesse, as suas propriedades intrínsecas superiores. Materiais híbridos apresentam propriedades que são diferentes das de seus componentes individuais, sendo resultado das interações e das quantidades de seus componentes. O presente trabalho teve como objetivo a investigação das propriedades híbridas que podem surgir quando nanotubos de carbono são crescidos verticalmente sobre diferentes tipos de substratos micrométricos. Particularmente, foram investigados o comportamento dos compósitos micro-nanoestruturados desenvolvidos, frente à redução de metais e ao reforço mecânico de um polímero termoplástico (PVC). Para conduzir o presente estudo, dois tipos de NTC foram crescidos sobre substratos de carvão ativado, grafita e dióxido de titânio, pelo método da deposição química de vapor (CVD). Estes substratos são, tradicionalmente, usados como agentes de redução, adsorventes e cargas para reforço mecânico. As principais técnicas de investigação do presente trabalho foram a microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia por energia dispersiva de raios-X (EDS), acoplada ao MEV, difração de raios-X e também, no caso dos compósitos de PVC, ensaios de tração mecânica em um texturômetro. Os resultados demonstram que existem combinações entre o tipo de NTC e o suporte microestruturado, que podem resultar em propriedades que não são observadas nos constituintes dos compósitos estudados, quando estes estão na forma isolada. Portanto, o crescimento de nanoestruturas sobre os substratos pode gerar propriedades híbridas como: a redução e adsorção nos NTC, de certos íons metálicos de Ag e Cu, sem o uso de agente redutor ou aplicação de potencial externo. E também, pode dar origem a aditivos de reforço mecânico para PVC que podem levar a consideráveis aumentos no módulo de elasticidade e limite de resistência à tração, em relação ao PVC isoladamente (aumentos de 5.068,21 % e 4.110,74%, respectivamente) / Carbon nanotubes (CNT) have been the subject of several theoretical and experimental researches due to their superlative intrinsic physicochemical properties, especially in the field of composites. However, there are some problems concerned to the successful transmission of these superior properties to the materials of interest. Hybrid materials have properties that are different from those of their individual components, which results from the interactions and also the quantities of the components. This work aimed at investigating the hybrid properties that can arise when carbon nanostructures are vertically grown on different types of microstructured substrates. Particularly, the behavior of the micro-nanostructured composites has been investigated as a function of the chemical reduction of metal ions and the mechanical reinforcement of a thermoplastic polymer (PVC). In order to conduct this study, two types of CNT were grown on the surfaces of charcoal, graphite and titanium dioxide through the chemical vapor deposition (CVD) method. These substrates are traditionally used as reducing agents, adsorbents and reinforcing fillers. The PVC composite samples were characterized, mainly, by mechanical traction tests in a texturometer, and the other samples were characterized by scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectrometry (EDS), and X-ray diffraction (XRD). The results demonstrated that there are combinations between specific types of CNT and microstructured supports that can lead to properties not observed in the isolated constituents of the composite. Therefore, the growth of nanostructures on substrates can generate hybrid properties, such as the reduction of Ag and Cu ions and their direct adsorption on CNT without the need of a reducing agent or application of an external potential, as in the case of some charcoals. Additionally, some of these composites can form mechanical fillers for PVC, which can lead to substantial increases in the elasticity modulus and tensile strength, (5.068,21% and 4.110,74%, respectively), when compared to the isolated PVC.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-22122015-134249 |
| Date | 26 October 2015 |
| Creators | Macedo, Nadia Guerra |
| Contributors | Rosolen, Jose Mauricio |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Tese de Doutorado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Reter o conteúdo por motivos de patente, publicação e/ou direitos autoriais. |
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