Avaliação da molhabilidade de filme fino de dióxido de titânio com a utilização de água do mar para análise antincrustante

Abstract

A bioincrustação pode ocasionar grande impacto na indústria naval, pois níveis elevados de proliferação reduzem o desempenho da embarcação, ocasionando aumento de atrito e de frequência das operações em docas. Neste contexto, a busca por materiais que diminuam a bioincrustração são de extrema importância para diferentes setores, sendo que dentre as soluções existentes, verifica-se a aplicação de filmes finos de dióxido de titânio (TiO2) como sendo uma alternativa promissora e de menor impacto ambiental. Este, além do desempenho antimicrobiano e atóxico, na presença da luz ultravioleta, atua como catalisador de reações químicas, quebrando as ligações das moléculas de água e hidrocarbonetos. Na quebra das moléculas de água ocorre a formação de grupos hidroxila (OH) que podem aumentar a energia livre da superfície, tornando-a hidrofílica. Deste modo, uma película contínua de água é formada, sendo capaz de remover todos os depósitos acumulados na superfície, se mantendo limpa ao longo do tempo. Neste trabalho, o filme fino de TiO2 com teor de 39% de O2 foi depositado em um substrato de vidro e utilizado para medições de ângulo de contato com a presença de radiação ultravioleta (UV-C), através de gotas de água do mar, água deionizada e diodometano. Após alocação das amostras na Marina Cubatão, os filmes foram colocados em um ambiente marinho natural e monitorado de forma a acompanhar o processo de bioincrustação. Desenvolveu-se então uma metodologia de estudo experimental para a avaliação do ângulo de contato com e sem radiação ultravioleta e exposição ao ambiente marinho, de forma a entender melhor a energia de superfície e o fenômeno da bioincrustação. Mesmo não sendo possível visualizar a bioincrustação, a análise da quantidade de estruturas aderidas permite uma conclusão indireta a respeito do potencial antincrustante, na qual a lamina de vidro sem filme apresenta maior taxa de biofilme. Os cálculos de energia de superfície mostraram que quanto mais hidrofílica a superfície, maior a energia de superfície livre e maior a molhabilidade da superfície com relação a água. A água do mar analisada apresentou bom comportamento hidrofílico em todos os experimentos.

The biofouling may have a major impact on the shipbuilding industry, as high levels of proliferation reduce vessel performance, resulting in increased friction and frequency of dock operations. In this context, the search for materials that decrease biofouling are of extreme importance for different sectors, and among the existing solutions, the application of thin films of titanium dioxide (TiO2) as a promising alternative with less impact environmental. This, besides antimicrobial and non-toxic performance, in the presence of ultraviolet light, acts as a catalyst for chemical reactions, breaking the bonds of water molecules and hydrocarbons. In the breakdown of water molecules occurs the formation of hydroxyl groups (OH) that can increase the free energy of the surface, making it hydrophilic. In this way, a continuous film of water is formed, being able to remove all deposits accumulated on the surface, remaining clean over time. In this work, the thin film of TiO2 with a content of 39% of O2 was deposited on a glass substrate and used for contact angle measurements with the presence of ultraviolet (UV-C) radiation, through drops of sea water, deionized water and diodomethane. After allocation of the samples at Marina Cubatão, the films were placed in a natural marine environment and monitored in order to follow the biofouling process. An experimental study methodology was developed for the evaluation of the contact angle with and without ultraviolet radiation and exposure to the marine environment, in order to better understand the surface energy and the phenomenon of biofouling. Even though it is not possible to visualize the biofouling, the analysis of the amount of adhered structures allows an indirect conclusion regarding the antifouling potential, in which the filmless glass lamina presents a higher biofilm rate. Surface energy calculations have shown that the more hydrophilic the surface, the greater the free surface energy and the greater the wettability of the surface relative to water. The analyzed sea water showed good hydrophilic behavior in all the experiments.