Desenvolvimento de Fibras Nanoestruturadas Poliméricas para uso em Microextração de Fase Sólida

Abstract

Fibras nanoestruturadas por possuírem maior área exposta são mais eficientes em comparação com fibras compactas em diversas aplicações como microextração de fase sólida (SPME), cristais fotônicos, filtros moleculares, microreatores, catalisadores, células solares, supercapacitores, mídia magnética e dispositivos ópticos. No Laboratório de Sistemas Nanoestruturados (LabSin) as nanoestruturas são obtidas através do método de litografia de nanoesferas (LiN) com técnica automatizada que permite reprodutibilidade na fabricação de cristais coloidais em superfícies cilíndricas.

No desenvolvimento deste trabalho, as nanoesferas utilizadas na LiN foram sintetizadas a partir da polimerização do monômero estireno em um processo de emulsão sem uso de surfactantes que resultou em uma solução monodispersa contendo esferas submicrométricas de diâmetro médio 250 nm. O substrato de geometria cilíndrica utilizado para as nanoesferas foi um fio de liga níquel-titânio (NiTi). A deposição vertical automatizada dos cristais coloidais acontece através de um elevador desenvolvido pelo LabSin, no sistema o fio é fixado e mergulhado diversas vezes na solução de nanoesferas de poliestireno que permanece na plataforma do elevador a fim de construir camadas auto-organizadas de esferas. Entre os mergulhos uma corrente passa pelo fio de modo a secar as esferas e aderi-las. Após a secagem completa, temos o cristal coloidal que serviu como molde para eletrodeposição de outro polímero que formará a fibra nanoestruturada. Por fim a eletrodeposição foi usada como forma de polimerizar polipirrol preenchendo o molde de nitinol recoberto pelas esferas de poliestireno. Para isso foi utilizado um sistema de três eletrodos, o fio de NiTi que representa o eletrodo de trabalho e o contra eletrodo que utilizamos uma placa de platina além de um eletrodo de referência, para a solução eletrolítica foi utilizado o polipirrol dopado com dodecilbenzenossulfato (PPy/DBSA). A mesma célula eletrolítica foi utilizada para fabricar fibras compactas de PPy/DBSA com a mesma carga sendo depositada para fins de comparação de suas propriedades físicas a partir de diferentes caracterizações com o objetivo de desenvolver dispositivos.