Desenvolvimento de sensores flexíveis de umidade utilizando polianilina dopada com HCI e HNO3

Abstract

A umidade influencia diversos processos químicos, físicos e biológicos, sendo o monitoramento da mesma necessário para avaliar sua influência nestes processos. O controle da umidade é requerido nos mais diversos ambientes por afetar não somente a propriedade de materiais, o gasto enérgico em processos industriais ou domésticos, crescimento microbiano e de sementes, mas também a qualidade de vida humana. Existem diversos tipos de sensores de umidade, no entanto, o desenvolvimento de dispositivos eletrônicos flexíveis com polímeros condutores tem ganhado interesse por suas características que possibilitam uma grande área de aplicação aliando baixo custo. Dentre os polímeros condutores, a polianilina é a mais promissora para esse tipo de aplicação, devido à sua facilidade de síntese, versatilidade nos processos de obtenção, baixo custo do monômero e relativa estabilidade da condutividade elétrica. Neste trabalho foi investigada a determinação da umidade pela produção de sensores a partir da técnica de formação de trilhas de grafite em filmes de poliéster. A camada ativa do sensor foi obtida por polimerização in-situ da polianilina dopada com dois diferentes ácidos protônicos, o ácido clorídrico e o ácido nítrico. Pelas técnicas espectroscópicas na região do ultravioleta-visível e no infravermelho concluiu-se que a obtenção da polianilina foi na forma de sal esmeraldina. Nos ensaios realizados em presença de umidade, os sensores apresentaram pequeno tempo de resposta e boa reversibilidade. Discretos valores de sensitividade foram encontrados sendo que os sensores dopados com ácido clorídrico mostram os melhores valores. Foi testada também a influência da presença de agente tensoativo na fase aquosa, verificando que a presença deste exerce influência na determinação da umidade para ambos os sensores de polianilina dopados com os ácidos clorídrico e nítrico.<br>

Abstract : The humidity influences several chemical, physical and biological processes, and monitoring the same is necessary to evaluate its influence on these processes. Humidity control is required in many different environments affect not only by the material properties, the energetic spending in industrial or domestic, microbial growing and seed, regarding the quality of human life. There are several types of humidity sensors. However, the development of flexible electronic devices with conductors polymers, has earned interest because of its characteristics that allow a large area of application and it's low cost. Among the conducting polymers, polyaniline is the most promising for this type of application, due to their facility of synthesis, versatility in the processability, low cost of monomer and relative stability of electrical conductivity. In this study, we investigated the determination of humidity by producing sensors from the line patterning technique of graphite on polyester films. The active layer of the sensor was obtained by in-situ polymerization of polyaniline doped with two different protonic acids: hydrochloric acid and nitric acid. By spectroscopic techniques in the ultraviolet-visible region and infrared it was concluded that polyaniline was obtained in the form of emeraldine salt. When tested in the presence of humidity, the sensors showed little response time and good reversibility. Discrete values of sensitivity were found for sensors doped with hydrochloric acid which showed best values. Also tested the influence of the presence of surfactant in the aqueous phase, checking that the presence of influence in determining the humidity sensors held for polyaniline doped with hydrochloric and nitric acids.